2020版新教材高中物理課時素養(yǎng)評價一機械功（含解析）魯教版.docx

機械功 (25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關于力對物體做功的說法中,正確的是()A.力作用到物體上,力一定對物體做功B.只要物體通過一段位移,就一定有力對物體做了功C.只要物體受到力的作用,而且還通過了一段位移,則此力一定對物體做了功D.物體受到力的作用,而且有位移發(fā)生,則力有可能對物體做功,也可能沒有做功【解析】選D。做功的兩個必備條件是:物體受力和在力的方向上發(fā)生位移。物體受力而且有位移,不一定有力做功。如物體沿光滑水平面做勻速運動時,所受的兩個力(重力和支持力)都不做功,A、B、C錯。再如沿粗糙斜面下滑的物體,重力和摩擦力做功,支持力不做功,D正確。【補償訓練】下列現象中,哪些力做了功()A.人推墻而墻不動時人的推力B.在水平公路上行駛的汽車所受的重力C.馬拉車而車不動時馬的拉力D.起重機吊起重物時懸繩的拉力【解析】選D。由做功的兩個因素可知,A中墻沒有在人的推力方向上發(fā)生位移;B中汽車在重力方向上無位移;C中車沒有在馬的拉力方向上發(fā)生位移;D中重物在懸繩的拉力方向上發(fā)生了位移,符合做功的兩個因素。選項D正確。2.如圖所示,拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓練的一種有效方法。如果某受訓者拖著輪胎在水平直道上跑了100 m,那么下列說法正確的是()A.輪胎受到地面的摩擦力做了負功B.輪胎受到的重力做了正功C.輪胎受到的拉力不做功D.輪胎受到地面的支持力做了正功【解析】選A。根據力做功的條件,輪胎受到的重力和地面的支持力都與位移垂直,這兩個力均不做功,B、D錯誤;輪胎受到地面的摩擦力與位移反向,做負功,A正確;輪胎受到的拉力與位移夾角小于90,做正功,C錯誤。3.如圖所示,小球位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上。從地面上看,在小球沿斜面下滑的過程中,斜面對小球的作用力()A.垂直于接觸面,做功為零B.垂直于接觸面,做負功C.不垂直于接觸面,做功為零D.不垂直于接觸面,做功不為零【解析】選B。彈力的方向總是垂直于接觸面;對斜面進行受力分析可知,斜面會向左運動。如圖所示,小球的初始位置為A,末位置為B,位移與N并不垂直,夾角為鈍角,因此做負功,則B正確,A、C、D錯誤?！狙a償訓練】如圖所示,質量為m的物體P放在光滑的傾角為的直角劈上,同時用力F向右推劈,使P與劈保持相對靜止,在前進的水平位移為s的過程中,劈對P做的功為()A.FsB.C.mgcossD.mgtans【解析】選D。P只受到重力mg和劈施加的支持力N兩個力作用,受力分析如圖所示。由于P與劈相對靜止,物體P豎直方向受力平衡,則有Ncos=mg,P的水平位移為s,由功的計算式W=Fscos得知,劈對P的作用力N所做的功為W=Nscos(-)=()ssin=mgstan,選項D正確,其他選項錯誤。4.有一根輕繩拴了一個物體,如圖所示,若整體以加速度a向下做減速運動時,作用在物體上的各力做功的情況是()A.重力做正功,拉力做負功,合力做負功B.重力做正功,拉力做負功,合力做正功C.重力做正功,拉力做正功,合力做正功D.重力做負功,拉力做負功,合力做正功【解析】選A。重力與位移同向,做正功;拉力與位移反向,做負功;由于做減速運動,所以物體所受合力方向向上,與位移反向,做負功。則A正確,B、C、D錯誤。5.如圖所示,一個物體放在水平面上,在跟豎直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿平面移動了距離s。若物體的質量為m,物體與地面之間的摩擦力大小為f,則在此過程中()A.摩擦力做的功為fsB.力F做的功為FscosC.力F做的功為FssinD.重力做的功為mgs【解析】選C。物體與地面之間的摩擦力大小為f,物體的位移的大小為s,由功的公式可得W=-fs,所以A錯誤。力F與豎直方向成角,所以在水平方向的分力為Fsin,所以F做的功為Fssin,所以B錯誤,C正確。重力在豎直方向上,物體在豎直方向的位移是零,所以重力做的功為零,所以D錯誤。6.如圖所示,特殊材料制成的B上表面水平,相同材料制成的A置于B上,并與B保持相對靜止,A、B一起沿固定的粗糙斜面從底端以一定的初速度沿斜面向上滑動,從A、B上滑到速度減為零的過程中,下列說法正確的是()A.B對A的支持力做負功B.斜面對B的作用力做正功C.兩物體處于超重狀態(tài)D.B對A的摩擦力做負功【解析】選D。B對A的支持力豎直向上,與A位移方向的夾角小于90,故支持力做正功,故A錯誤;A和B一起沿斜面向上做勻減速直線運動,對B分析知斜面對B有支持力和滑動摩擦力,支持力不做功,摩擦力做負功,故斜面對B的作用力做負功,故B錯誤;A和B一起有沿斜面向下的加速度,故有豎直向下的分加速度,可知兩物體處于失重狀態(tài),C錯誤。A具有沿斜面向下的加速度,設為a,將a正交分解為豎直方向分量a1,水平分量a2,如圖所示,由于具有水平分量a2,故A必受水平方向的摩擦力f,所以B對A的支持力做正功,摩擦力做負功,故D正確。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要標明單位)7.(10分)如圖所示,在光滑水平面上,物體受兩個相互垂直的大小分別為F1=3 N和F2=4 N的恒力,其合力在水平方向上,從靜止開始運動10 m,求:(1)F1和F2分別對物體做的功是多少?代數和為多大?(2)F1和F2合力為多大?合力做功是多少?【解析】(1)力F1做的功:W1=F1scos 1=310 J=18 J力F2做的功:W2=F2scos 2=410 J=32 JW1與W2的代數和:W=W1+W2=18 J+32 J=50 J。(2)F1與F2的合力F=5 N合力F做的功W=Fs=510 J=50 J。答案:(1)18 J32 J50 J(2)5 N50 J8.(14分)如圖所示,質量m=50 kg的滑雪運動員從高度h=30 m的坡頂由靜止下滑,斜坡的傾角=37,滑雪板與雪面之間的動摩擦因數=0.1。則運動員滑至坡底的過程中:(1)滑雪運動員所受的重力對他做了多少功?(2)各力對運動員做的總功是多少?(g取10 m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,裝備質量不計)【解析】(1)重力做的功:WG=mgh=501030 J=1.5104 J。(2)運動員所受合力:F合=mgsin 37-mgcos 37=260 N方向沿斜坡向下,沿合力方向位移s=50 m,合力做的功W合=F合s=26050 J =1.3104 J。答案:(1)1.5104 J(2)1.3104 J【補償訓練】甲、乙兩人在河的兩岸同時用繩拉船,使船在河的中間沿直線路徑行駛,甲、乙的拉力分別為F1和F2,其大小和方向如圖所示,在船行駛 80 m的過程中,用兩種方法求合力對船做的功。(1)先求出合力,再求合力做的功。(2)先求出兩個分力F1和F2做的功,再求兩個功的代數和。比較兩種方法計算的結果,你能得出什么結論?【解析】(1)根據平行四邊形定則可知:小船受到的合外力大小為F=200 N合外力方向與船的運動方向一致。根據功的定義式W=Fs可知:合力做的功為W=Fs=200 N80 m=1.6104 J(2)拉力F1與船的位移成60角,則拉力F1對船所做的功:W1=100 N80 m cos60=4 000 J拉力F2與船的位移成30角,則拉力F2對船所做的功:W2=100 N80 m cos30=12 000 J外力對船做的總功為W=W1+W2=4 000 J+12 000 J=1.6104 J兩種方法求外力總功的效果是相同的。答案:(1)200 N1.6104 J(2)4 000 J12 000 J16 000 J兩種方法計算的結果相同,說明用兩種方法求外力的總功效果是一樣的。 (15分鐘40分)9.(6分)(多選)如圖所示,在皮帶傳送裝置中,皮帶把物體P勻速送到皮帶頂端,在這個過程中,下列說法中正確的是()A.摩擦力對物體P做正功B.物體P克服摩擦力做功C.皮帶克服摩擦力做功D.摩擦力對皮帶不做功【解析】選A、C。物體P相對于傳送帶有向下運動的趨勢,故受斜向上的靜摩擦力,摩擦力的方向與物體運動方向相同,故摩擦力對P做正功,A正確,B錯誤;物體P受斜向上的靜摩擦力,根據牛頓第三定律,物體P對傳送帶的摩擦力斜向下,而傳送帶向上運動,故摩擦力對傳送帶做負功,故C正確,D錯誤。10.(6分)(多選)如圖所示,擺球質量為m,懸線長度為L,把懸線拉到水平位置后放手。設在擺球從A點運動到B點的過程中空氣阻力的大小F阻不變,則下列說法正確的是()A.重力做功為mgLB.懸線的拉力做功為0C.空氣阻力做功為-mgLD.空氣阻力做功為-F阻L【解析】選A、B、D。因為拉力T在運動過程中始終與運動方向垂直,故不做功,即WT=0;重力在整個運動過程中始終不變,擺球在重力方向上的位移為AB在豎直方向上的投影L,所以WG=mgL。空氣阻力所做的總功等于每個小弧段上空氣阻力所做功的代數和,即W阻=-(F阻x1+F阻x2+)=-F阻L。故選項A、B、D正確,C錯誤。11.(6分)一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t=0時,其速度為1 m/s。從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平作用力F,力F和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示。設在第1 s內、第2 s內、第3 s內力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3,則以下關系式正確的是()A.W1=W2=W3B.W1W2W3C.W1W3W2D.W1=W2W3【解析】選B。在v-t圖像中,圖線與坐標軸所圍面積大小等于滑塊某時間段的位移,由圖乙可計算第1 s內、第2 s內、第3 s內滑塊的位移分別是x1=0.5 m、x2=0.5 m、x3=1 m,所以W1=F1x1=0.5 J,W2=F2x2=1.5 J,W3=F3x3=2 J,所以W1W2W3,則B項正確,A、C、D錯誤。【補償訓練】(多選)質量為2 kg的物體置于水平面上,在運動方向上受到水平拉力F的作用,沿水平方向做勻變速運動,拉力F作用2 s后撤去,物體運動的速度圖像如圖所示,則下列說法正確的是(g取10 m/s2)()A.拉力F做功150 JB.拉力F做功350 JC.物體克服摩擦力做功100 JD.物體克服摩擦力做功175 J【解析】選A、D。由題圖可以求出02 s內的加速度a1=2.5 m/s2,26 s內的加速度a2=-2.5 m/s2,由F+f=ma1,f=ma2聯(lián)立,得F=10 N,f=-5 N,由題圖還可求出前2 s內的位移l1=15 m,26 s內的位移l2=20 m。所以拉力做功WF=Fl1=1015 J=150 J,摩擦力做功Wf=f(l1+l2)=-5(15+20)J=-175 J,即物體克服摩擦力做功175 J,故A、D正確,B、C錯誤。12.(22分)如圖所示,水平傳送帶以速度v順時針運轉,兩傳動輪M、N之間的距離為L=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=0.3,在以下兩種情況下物體由A處傳送到B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)(1)傳送帶速度v=6 m/s。(2)傳送帶速度v=9 m/s?！窘馕觥课矬w在傳送帶上加速運動時a=g=3 m/s2。剛好加速運動10 m時速度v0= m/s=2 m/s。(1)由于v=6 m/sv0=2 m/s,所以物體從A至B的過程中一直加速。摩擦力做功W=fL=mgL=910 J=90 J。答案:(1)54 J(2)90 J【總結提升】 摩擦力做功的分析(1)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體不做功,如手握瓶子使其在水平面內移動,瓶子所受靜摩擦力與位移垂直,靜摩