2024-2025学年高中物理第七章第1节追寻守恒量-能量第2节功练习含解析新人教版必修2

PAGE7-功[随堂检测]1．关于功的概念，下列说法中正确的是()A．力对物体做功多，说明物体的位移肯定大B．力对物体做功少，说明物体的受力肯定小C．力对物体不做功，说明物体肯定无位移D．功的多少是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的答案：D2．关于功率公式P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的说法正确的是()A．由P＝eq\f(W,t)知，只要知道W和t就可求出随意时刻的功率B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．从P＝Fv知，汽车的功率与它的速度成正比D．从P＝Fv知，当汽车发动机功率肯定时，牵引力与速度成反比答案：D3．如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止起先下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A．始终不做功B．始终做正功C．始终指向大圆环圆心D．始终背离大圆环圆心解析：选A.由于大圆环是光滑的，因此小环下滑的过程中，大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直，因此作用力不做功，A项正确，B项错误；小环刚下滑时，大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心，滑到大圆环圆心以下的位置时，大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心，C、D项错误．4．两物体做匀速圆周运动，其运动半径之比为2∶3，受到向心力大小之比为3∶2，则其动能之比为()A．9∶4 B．4∶9C．1∶1 D．2∶3答案：C5．一个质量为m＝2kg的物体，刚起先处于静止状态后施加一与水平方向成37°角斜向上方的拉力F的作用，且F＝10N，在水平地面上移动的距离为s＝2m，物体与地面间的滑动摩擦力为Ff＝4．2N．求：(sin37°＝0．6，cos37°＝0．8)(1)各个力对物体所做的功；(2)合外力对物体所做的功；(3)各个力对物体所做的功的代数和．解析：(1)物体的受力状况如图所示，依据功的计算公式可得各个力对物体所做的功分别为WF＝Fscos37°＝10×2×0．8J＝16JWFf＝Ffscos180°＝4．2×2×(－1)J＝－8．4JWG＝0WFN＝0．(2)物体所受的合外力为F合＝Fcos37°－Ff＝10×0．8N－4．2N＝3．8N故合外力所做的功为W合＝F合scos0°＝3．8×2×1J＝7．6J．(3)物体所受的各个力所做的功的代数和为W总＝WF＋WFf＋WG＋WFN＝16J＋(－8．4)J＋0＋0＝7．6J．答案：见解析[课时作业]一、单项选择题1．如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法．假如某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m，那么下列说法正确的是()A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功B．轮胎受到的重力做了正功C．轮胎受到的拉力不做功D．轮胎受到地面的支持力做了正功解析：选A.依据力做功的条件，轮胎受到的重力、地面的支持力的方向都与位移方向垂直，这两个力均不做功，B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功，C错误．2．关于两个物体间的一对作用力和反作用力的做功状况，下列说法正确的是()A．作用力做功，反作用力肯定做功B．作用力做正功，反作用力肯定做负功C．作用力和反作用力可能都做负功D．作用力和反作用力做的功肯定大小相等解析：选C.作用力和反作用力大小肯定相等，但它们的做功状况却不肯定相同，因为作用力和反作用力是作用在不同的物体上，所产生的作用效果不肯定相同．作用力做正功，反作用力可能做负功；作用力不做功，反作用力可能做正功、负功或不做功．例如：①如图甲，B向左运动时，A对B的摩擦力做负功，而B对A的摩擦力不做功，所以选项A、B、D均错误；②如图乙，分别用力F1和F2作用在A、B两物体上，结果A相对B发生滑动，此过程中，A、B间的一对滑动摩擦力均做负功，选项C正确．3．如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速带至高处，在此过程中，下列说法正确的是()A．摩擦力对物体做正功B．摩擦力对物体做负功C．支持力对物体做正功D．合外力对物体做正功解析：选A.摩擦力方向平行皮带向上，与物体运动方向相同，故摩擦力做正功，A对，B错；支持力始终垂直速度方向，不做功，C错；合力为零，不做功，D错．4．在伽利略的斜面试验中，假如空气阻力和摩擦阻力不能忽视不计，则下列说法正确的是()A．动能和势能之和仍旧守恒B．动能和势能之和将增加C．动能和势能之和将渐渐削减，但总能量还是守恒的D．以上说法均不正确解析：选C.若空气阻力和摩擦阻力不能忽视，那么在小球运动的过程中必定不断产生内能，因为能量肯定遵循守恒的原则，所以动能和势能的总和肯定要削减，削减的部分转化为内能．5．如图所示，一物体分别沿AO、BO轨道由静止滑究竟端，物体与轨道间的动摩擦因数相同，物体克服摩擦力做功分别为W1和W2．则()A．W1>W2 B．W1＝W2C．W1<W2 D．无法比较解析：选B.设轨道水平部分的长度为x，对于倾角为θ的轨道，斜面长l＝eq\f(x,cosθ)，所受摩擦力的大小Ff＝μmgcosθ，物体克服摩擦力所做的功：W＝Ffl＝μmgcosθeq\f(x,cosθ)＝μmgx，由于两轨道的水平方向长度相等，所以W1＝W2.6．如图所示，一个质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P点移到Q点，则水平力F所做的功为()A．mglcosθ B．FlsinθC．mgl(1－cosθ) D．Flcosθ解析：选B.F为恒力，故可以用功的定义式进行求解，关键是力F与位移的夹角α的确定．设小球的位移大小为s，力F与位移的夹角为α，由功的公式得：W＝F·scosα，由几何学问得scosα＝lsinθ，所以W＝F·lsinθ，只有B正确．二、多项选择题7．一物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移，做功分别为W1＝6J、W2＝－6J，下列说法正确的是()A．这两个力肯定大小相等、方向相反B．F1是动力，F2是阻力C．这两个力做的总功为0D．F1比F2做的功多解析：选BC.两个力分别做正功、负功，说明它们与运动方向的夹角分别小于90°、大于90°，但这两个力不肯定大小相等，方向相反，A错误．F1做正功肯定是动力，F2做负功肯定是阻力，但正、负不表示功的大小，B正确，D错误．两个力的总功等于这两个功的代数和，C正确．8．如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功状况可能是()A．始终不做功B．先做负功后做正功C．先做正功后不做功D．先做负功后不做功解析：选ACD.当物体刚滑上传送带时若与传送带的速度相同，则传送带对物体只有支持力作用，传送带对物体不做功．若物体滑上传送带时的速度小于传送带的速度，传送带先对物体做正功．若物体滑上传送带时的速度大于传送带的速度，传送带先对物体做负功，无论物体以多大速度滑上传送带，物体最终与传送带相对静止，传送带最终都不会再对物体做功．故A、C、D正确，B错误．9．质量为m的物块始终固定在倾角为α的斜面上，如图所示，下面说法中正确的是()A．若斜面对右匀速移动距离l，斜面对物块没有做功B．若斜面对上匀速移动距离l，斜面对物块做功mglC．若斜面对左做加速度为a的加速运动，移动距离为l，斜面对物块做功malD．若斜面对下做加速度为a的加速运动，移动距离为l，斜面对物块做功m(g＋a)l解析：选ABC.以物块m为探讨对象，物块受力状况如图所示，物块始终相对斜面静止，斜面对物块的作用力F实际是斜面对它的支持力FN与摩擦力Ff的合力，依据题设物块的运动状态，据牛顿运动定律可求力F及其所做的功．若物块与斜面一起向右匀速运动，物块处于平衡状态，斜面对物块的作用力竖直向上，而物块的位移水平向右，所以斜面对物块没有做功．若斜面对上匀速运动，斜面对物块作用力大小为mg，方向竖直向上，所以斜面对物块做功mgl．若斜面对左以加速度a运动，斜面对物块作用力的竖直分力与G平衡，水平向左分力产生物块的加速度a，所以有W＝Fxl＝mal．若斜面对下以加速度a运动，有mg－F＝ma，则F＝m(g－a)，方向竖直向上，所以斜面对物块做功W＝－Fl＝－m(g－a)l．综上所述，正确选项为A、B、C．10．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接)，弹簧水平且无形变．用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止．撤去F后，物体起先向左运动，运动的最大距离为4x0．物体与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．则()A．撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动B．撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为eq\f(kx0,m)－μgC．物体做匀减速运动的时间为2eq\r(\f(x0,μg))D．物体起先向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0－\f(μmg,k)))解析：选BD.物体脱离弹簧前，依据牛顿其次定律可得kx－μmg＝ma，解得a＝eq\f(kx－μmg,m)，当kx>μmg时，随着形变量x的减小，加速度a将减小；当kx<μmg时，随着形变量x的减小，加速度a将增大，则撤去F后，物体刚起先运动时的加速度为a＝eq\f(kx0,m)－μg，物体先做加速度渐渐减小的加速直线运动，当kx＝μmg(a＝0)时，物体的速度最大，然后做加速度渐渐增大的减速直线运动，当物体与弹簧脱离后做加速度为a＝μg的匀减速直线运动，选项A错误，B正确；物体脱离弹簧后做加速度为a＝μg的匀减速直线运动，依据匀变速直线运动的规律可得3x0＝eq\f(1,2)μgt2，解得t＝eq\r(\f(6x0,μg))，选项C错误；物体起先向左运动到速度最大时kx＝μmg，依据恒力做功的计算公式可得，此过程中滑动摩擦力做的功为W＝－μmgx′，又x′＝x0－eq\f(μmg,k)，解得W＝－μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0－\f(μmg,k)))，即物体起先向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0－\f(μmg,k)))，选项D正确．三、非选择题11．如图所示，一个人用与水平方向成53°的力F＝50N拉一重为60N的木箱，在粗糙水平地面上沿直线加速前进8m，已知水平面摩擦因数为μ＝0．5，cos53°＝0．6，sin53°＝0．8，求：(1)拉力F对木箱所做的功；(2)摩擦力对木箱所做的功；(3)外力对木箱所做的总功．解析：(1)拉力F对木箱所做的功为：W＝Fxcosθ＝50×8×0.6J＝240J.(2)木箱受到的摩擦力大小f＝μ(mg－Fsin53°)＝0．5×(60－50×0．8)N＝10N．摩擦力所做的功Wf＝－fx＝－10×8J＝－80J．(3)外力对木箱所做的功W总＝W＋Wf＝(240－80)J＝160J．答案：(1)240J(2)－80J(3)160J12．某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v＝1m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m＝2kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数μ＝0．5．设皮带足够长，取g＝10m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：(1)邮件滑动的时间t；(2)邮件对