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1、第一節(jié) 追尋守恒量——能量
第二節(jié) 功
[A級 抓基礎]
1.關于功的概念,以下說法正確的是( )
A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量
B.功有正、負之分,所以功可能有方向性
C.若某一個力對物體不做功,說明該物體一定沒有位移
D.一個力對物體做的功等于這個力的大小、物體在該力作用下位移的大小及力和位移間夾角的余弦三者的乘積
解析:功是標量,只有大小沒有方向,功的正負只是說明力是動力還是阻力,A、B選項錯誤;力對物體不做功,不一定物體沒有位移,當力和位移夾角為90°時,力對物體也不做功,C選項錯誤;根據(jù)功的計算式W=Flcos α知D選項正確.
答案:D
2
2、.有下列幾種運動情況:
①用水平推力F推一質量為m的物體在光滑水平面上前進位移l;
②用水平推力F推一質量為2m的物體在粗糙水平面上前進位移l;
③用與水平方向成60°角斜向上的拉力F拉一質量為m的物體在光滑水平地面上前進位移2l;
④用與斜面平行的力F拉一質量為3m的物體在光滑斜面上前進位移l.
關于以上四種情況下力F做功的判斷,正確的是( )
A.②情況做功最多 B.①情況做功最少
C.④情況做功最少 D.四種情況做功一樣多
解析:本題考查了對功的概念的理解,求解此類題目的關鍵是抓住力F、位移l和其夾角分析,找出在每一具體的物理情景中的F、l、α,代入W=Flco
3、s α進行計算,即可得到正確的答案.
答案:D
3.兩個互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上,使物體運動,如圖所示,物體通過一段位移,力F1對物體做功4 J,力F2對物體做功3 J,則力F1和F2的合力對物體做的功為( )
A.7 J B.5 J
C.3.5 J D.1 J
解析:當有多個力對物體做功時,總功就等于各個力對物體做功的和.由于力F1對物體做功4 J,力F2對物體做功3 J,所以F1與F2的合力對物體做的總功W=3 J+4 J=7 J,故選A.
答案:A
4.一人乘電梯從1樓到20樓,在此過程中經歷了先加速、后勻速、再減速的運動過程,則電梯支持力對人做
4、功的情況是( )
A.加速時做正功,勻速時不做功,減速時做負功
B.加速時做正功,勻速和減速時做負功
C.加速和勻速時做正功,減速時做負功
D.始終做正功
解析:無論電梯加速、勻速,還是減速,電梯對人的支持力方向始終向上;而人發(fā)生位移一直向上,故該力對人一直做正功,選D.
答案:D
5.如圖所示,輕繩下懸掛一小球,在小球沿水平面做半徑為R的勻速圓周運動轉過半圈的過程中,下列關于繩對小球做功情況的敘述中正確的是( )
A.繩對小球沒有力的作用,所以繩對小球沒做功
B.繩對小球有拉力作用,但小球沒發(fā)生位移,所以繩對小球沒做功
C.繩對小球有沿繩方向的拉力,小球在轉過半圈
5、的過程中的位移為水平方向的2R,所以繩對小球做了功
D.以上說法均不對
解析:做功的必要條件是力和力方向上的位移.對于小球來說受到兩個力,即重力G、繩的拉力FT,它們的合力提供小球的向心力.根據(jù)幾何知識可以知道重力G、繩的拉力FT均與小球的瞬時速度垂直,說明小球不會在這兩個力的方向上產生位移.同理可知合外力F的方向也與速度方向垂直,不會對小球做功.選項D正確.
答案:D
6.下列說法正確的是( )
A.當作用力做正功時,反作用力一定做負功
B.一對相互作用的靜摩擦力做功的總和為零
C.一對相互作用的滑動摩擦力做功的總和為零
D.當人從蹲在地上至站起來的過程中,人受到的重力做負
6、功,地面對人的支持力做正功
解析:作用力做正功,反作用力也可以做正功,比如兩帶電小球靠斥力分開,庫侖力對兩小球都做正功,故A錯誤;一對靜摩擦力做功的代數(shù)和必為零,一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和不一定為零,比如在汽車急剎車時,滑動摩擦力做負功,故B正確,C錯誤;當人從蹲在地上至站起來的過程中,支持力對人不做功,故D錯誤.
答案:B
7.如圖所示,滑雪者由靜止開始沿斜坡從A點自由滑下,然后在水平面上前進至B點停下.已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動摩擦因數(shù)均為μ,滑雪者(包括滑雪板)的質量為m,A、B兩點間的水平距離為L.在滑雪者經過AB段的過程中,摩擦力所做功的大小為( )
A.大于μm
7、gL B.小于μmgL
C.等于μmgL D.以上三種情況都有可能
解析:設水平部分的長度為x1,斜坡的長度為x2,斜坡與水平面的夾角為θ,則下滑的過程中摩擦力做功為W=μmgx1+μmgcos θ·x2=μmg(x1+x2cos θ)=μmgL.
答案:C
[B級 提能力]
8.如圖所示,均勻長木板長l=40 cm,放在水平桌面上,它的右端與桌邊相齊,木板質量為m=2 kg,與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.今用水平推力F將其勻速推下桌子,則水平推力做功為(g取10 m/s2)( )
A.0.8 J B.1.6 J C.8 J D.4 J
8、
解析:只要將木板的重心推離桌面,木板就會掉下桌面,由滑動摩擦力公式得f=μN=μmg=0.2×2×10 N=4 N,W=F·s=4×0.2 J=0.8 J,A正確.明確木板離開桌面的臨界條件,準確利用功的公式求解.
答案:A
9.如圖所示,某個力F=10 N作用在半徑為R=1 m的轉盤的邊緣上,力F的大小保持不變,但方向保持在任何時刻均與作用點的切線一致,則轉動一周這個力F做的總功為( )
A.0 B.20π J C.10 J D.10π J
解析:本題中力F的大小不變,但方向時刻都在變化,屬于變力做功問題,可以考慮把圓周分割為很多的小段來研究.當各小段的
9、弧長足夠小時,可以認為力的方向與弧長代表的位移方向一致,故所求的總功為W=F·Δx1+F·Δx2+F·Δx3+…=F(Δx1+Δx2+Δx3+…)=F·2πR=20π J,選項B正確.
答案:B
10.A、B兩物體的質量之比mA∶mB=2∶1,它們以相同的初速度v0在水平面上做勻減速直線運動,直到停止,其速度圖象如圖所示.那么,A、B兩物體所受摩擦力之比FA∶FB與A、B兩物體克服摩擦力做的功之比WA∶WB分別為( )
A.2∶1,4∶1 B.4∶1,2∶1
C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶4
解析:由題圖可知,物體A的加速度大小aA=,物體B的加速度大小aB=,根
10、據(jù)牛頓第二定律可知,物體A、B受到的摩擦力分別為FA=mAaA,F(xiàn)B=mBaB,又mA∶mB=2∶1,所以F1∶FB=4∶1;v-t圖象中圖線與橫軸所圍的面積表示位移,從開始運動到停止,A、B兩物體的位移分別為lA=,lB==v0t,又功W=Flcos α,所以WA∶WB=FAlA∶FBlB=2∶1,故選項B正確.
答案:B
11.如圖所示,滑輪和繩的質量及摩擦不計,用力F開始提升原來靜止的質量為m=10 kg的物體,使物體以大小為a=2 m/s2的加速度勻加速上升,求前3 s內力F做的功(g取10 m/s2).
解析:物體受拉力和重力,根據(jù)牛頓第二定律有2F-mg=ma,
解得F
11、=m(g+a)=×10×(10+2) N=60 N,
3 s內的位移x=at2=×2×32 m=9 m,
該過程中力的作用點的位移是2x,所以
W=F·2x=60×2×9 J=1 080 J.
答案:1 080 J
12.如圖所示,水平的傳送帶以速度v=6 m/s順時針運轉,兩傳動輪MN之間的距離為l1=10 m,若在M輪的正上方,將一質量為m=3 kg的物體輕放在傳送帶上.已知物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.3,在物體由M處傳送到N處的過程中,傳送帶對物體的摩擦力做了多少功(g取10 m/s2)?
解析:物體放在M處時初速度為零,與傳送帶之間有相對滑動,物體在水平向右的滑動摩擦力Fμ作用下向右做勻加速運動,根據(jù)牛頓第二定律,物體運動的加速度為a==μg=3 m/s2.
設經過時間t后物體的速度增大到v=6 m/s,此后物體與傳送帶速度相同,二者之間不再相對滑動,滑動摩擦力隨之消失,則滑動摩擦力作用時間t==2 s.
在2 s內物體水平向右運動的位移l=at2=6 m<10 m.
滑動摩擦力對物體做的功
W=Fμl=μmgl=54 J.
答案:54 J
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