【导学案】2021年高中物理人教版必修二教师用书-7.2-功-配套练习

1.用水平恒力F作用在质量为M的物体上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l,恒力做功为W1;再用该恒力作用于质量为m(m<M)的物体上,使之在粗糙的水平面上移动同样的距离l,恒力做功为W2。两次恒力做功的关系是()。A.W1>W2B.W1<W2C.W1=W2 D.无法推断【解析】在粗糙水平面上移动的距离跟在光滑水平面上移动的距离相同,对力F做的功来说,W=Fl是相同的,即W1=W2。【答案】C2.2010年11月24日,在广州亚运会男子110m栏决赛中,刘翔以13.09s的优异成果获得冠军并打破之前制造的赛会纪录。刘翔在竞赛中,主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段,他的脚与地面间不会发生相对滑动。以下说法正确的是()。A.加速阶段地面对他的摩擦力做正功B.匀速阶段地面对他的摩擦力做负功C.由于他的脚与地面间不发生相对滑动,所以不论加速还是匀速,地面对他的摩擦力始终不对他做功D.无论加速还是匀速阶段,地面对他的摩擦力始终做负功【解析】由于他的脚与地面间不发生相对滑动,地面对他产生摩擦力的瞬间,力的作用点位移为零,所以地面对他的摩擦力不做功,选项C正确。【答案】C3.下列关于功的说法正确的是()。A.力越大,位移越大,做功就越多B.力很大,位移也很大,这个力做的功可能为零C.一对作用力与反作用力,假如作用力做功为零,则反作用力做功肯定为零D.力越大,在力的方向上的位移越大,这个力做的功越多【解析】由功的公式W=Flcosα可知,力F对物体做功的多少取决于三个因素:力的大小、位移的大小、力和位移的夹角(或两个因素:力的大小和物体在力的方向上的位移大小)。比较功的多少时,要看这几个因素。力对物体做功多,是F、l、cosα三者的乘积大;力对物体做功少,可能是l和cosα较小;力对物体不做功,可能是α=90°。【答案】BD4.一人乘电梯从1楼到30楼,在此过程中经受了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则电梯支持力对人做功的状况是()。A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B.加速时做正功,匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功,减速时做负功D.始终做正功【解析】一个力做功的正负推断,只要看这个力的方向与位移方向之间的关系即可。本题中电梯对人的支持力方向和人的位移方向都是向上,所以电梯支持力对人始终做正功。正确选项为D。【答案】D5.如图所示,在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子,用力使船向前移动,下列说法中正确的是()。A.绳子的张力对船做了功B.人对绳子的拉力对船做了功C.树对绳子的拉力对船做了功D.人对船的摩擦力对船做了功【解析】绳子没有和船直接接触,所以没有对船做功,A错。人对绳子的拉力作用在绳子上,而不是船上,也不行能对船做功,B错。树对绳子的拉力作用在绳子上,而不是船上,也不行能对船做功,C错,D正确。【答案】D6.如图所示,F1和F2是作用在物体P上的两个水平恒力,大小分别为F1=3N,F2=4N。在这两个力的共同作用下,使物体P由静止开头沿水平面移动5m距离的过程中,它们对物体各做了多少功?它们对物体做功的代数和是多少?F1、F2的合力对P做了多少功?【解析】位移在F1、F2方向上的重量分别为s1=3m、s2=4m,F1对P做功为9J,F2对P做功为16J,二者的代数和为25J。F1、F2的合力为5N,物体的位移与合力方向相同,合力对物体做功为W=Fs=5×5J=25J。【答案】9J16J25J25J甲7.如图甲所示,质量为60kg的滑雪运动员,沿倾角为30°的斜坡下滑100m。若运动员运动过程中受到的阻力为80N,求这一过程中运动员所受各力做的功和总功。乙【解析】运动员受力如图乙所示支持力FN与运动方向垂直,对运动员不做功,即=0重力对运动员做的功为WG=mgLsin30°=3×104J阻力对运动员做负功,为WF=-FL=-8×103J合力对运动员做的总功为W=WG+WF=2.2×104J。【答案】支持力做功为零,重力做功为3×104J,阻力做功为-8×103J,总功为2.2×104J8.有一根轻绳拴了一个物体,如图所示,在悬点O以加速度a向下做减速运动时,作用在物体上的各力的做功状况为()。A.重力做正功,拉力做负功,合外力做负功B.重力做正功,拉力做负功,合外力做正功C.重力做正功,拉力做正功,合外力做正功D.重力做负功,拉力做负功,合外力做正功【解析】重力与位移同向,做正功;拉力与位移反向,做负功;由于是减速运动,所以物体所受合力向上,与位移相反,做负功。故选项A正确。【答案】A9.如图所示,重物P放在粗糙的水平板OM上,当水平板绕O端缓慢抬高,在重物P没有滑动之前,下列说法中正确的是()。A.P受到的支持力不做功B.P受到的支持力做正功C.P受到的摩擦力不做功D.P受到的摩擦力做负功【解析】摩擦力始终与P的速度方向垂直,不做功,支持力的方向始终与P的速度同向,做正功。【答案】BC10.如图所示,一物体(可视为质点)以肯定的速度沿水平面由A点滑到B点,摩擦力做功W1;若该物体从A'沿两斜面滑到B'(此过程物体始终不会离开斜面),摩擦力做的总功为W2,物体与各接触面间的动摩擦因数均相同,则()。A.W1=W2B.W1>W2C.W1<W2D.不能确定W1、W2的大小关系【解析】设AB间距离为L,则由A点滑到B点,摩擦力做的功W1=-μmgL,由A'滑到B'摩擦力做的功W2=-μmgcosα·s上-μmgcosβ·s下=-μmgL,故W1=W2。【答案】A11.如图所示,一质量为50g的小球在水平恒力F=2N的作用下,沿水平桌面对右运动了30cm后滑落到水平地面上,接着由于惯性在水平地面上又向右滚动了20cm。设桌高h=80cm,问小球在整个运动过程中,推力F及小球重力做了多少功?【解析】小球的运动经受了三个过程:第一个过程,小球受F=2N的水平推力,在桌面上移动了30cm,推力所做的功W1=Fl1=2N×0.3m=0.6J。小球在桌面上滚动时,重力方向与运动方向垂直,小球在重力方向上没有移动距离,故重力做功为零,即=G×0=0其次个过程,小球在落向地面的过程中,推力已不再对小球发生作用,故推力做功为零,即W2=0×l2=0。在此过程中,小球在重力方向上移动了与桌子等高的距离,重力做功=Gh=mgh=50×10-3×9.8×0.8=0.392J第三个过程,小球在水平地面上滚动20cm,推力F对小球不发生作用,故推力做功为零,即W3=0×l3=0。此时,小球与在桌面上的运动情形类似,重力亦不做功,即有=G×0=0小球在整个运动过程中,推力对小球所做的总功WF=W1+W2+W3=0.6J+0+0=0.6J重力对小球所做的总功WG=++=0+0.392J+0=0.392J。【答案】0.6J0.392J12.车间内的天车(有的地区叫行车)将一重1×104N的物体沿着与水平方向成30°角的方向匀速吊起,使物体向斜上方移动了6m,如图甲所示。天车钢绳对物体的拉力做了多少功?假如又使物体水平移动8m,则这个过程中天车钢绳的拉力又做了多少功?甲【解析】物体的运动为匀速运动。在整个吊运过程中,钢绳对物体的拉力F的方向向上,大小等于物体受的重力G,即F=G当物体沿着与水平面成30°角的直线上升时,拉力F与位移s1的夹角α1=60°,s1=6m,如图乙所示,所以W=Fs1cosα1=1×104×6×cos60°J=3×104J当物体沿水平方向移动时,钢绳拉力F与位移s2的夹角α2=90°,拉力所做的功为:W=Fs2cosα2=1×104×8×cos90°=0。乙【答案】3×104J013.如图甲所示,轻弹簧一端与竖直墙壁连接,另一端与一质量为m的木块连接,放在光滑的水平面上,弹簧的劲度系数为k,弹簧处于自