2024-2025年新教材高中物理第1章功和機(jī)械能1機(jī)械功課時(shí)練習(xí)含解析魯科版必修2

PAGE9-機(jī)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.如圖所示，下列過程中人對物體做了功的是 ()A.小華用力推石頭，但沒有推動(dòng)B.小明舉起杠鈴后，在空中停留3秒的過程中C.小江提著書包，隨電梯一起勻速上升的過程中D.小陳將冰壺推出后，冰壺在水平冰面上滑行了5米的過程中【解析】選C。A、B選項(xiàng)所述情景中，位移都為零，D中冰壺滑行時(shí)，不受人的推力，故人對物體不做功，只有C選項(xiàng)所述情景，人對物體做功。2.關(guān)于功的概念，下列說法中正確的是 ()A.力對物體做功多，說明物體的位移肯定大B.力對物體做功小，說明物體的受力肯定小C.力對物體不做功，說明物體肯定沒有移動(dòng)D.物體發(fā)生了位移，不肯定有力對它做功【解析】選D。力對物體做功多，依據(jù)W=Flcosα，假如力很大，那么物體的位移不肯定大，故A錯(cuò)誤；力對物體做功小，依據(jù)W=Flcosα，假如物體的位移很小，那么物體的受力不肯定小，故B錯(cuò)誤；力對物體不做功，依據(jù)W=Flcosα，可能α=90°，所以物體不肯定沒有移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；物體發(fā)生了位移，假如力的方向與位移方向垂直，那么力對它不做功，故D正確。3.如圖所示，木塊A、B疊放在光滑水平面上，A、B之間不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)A對B的摩擦力為F1，B對A的摩擦力為F2，則以下說法正確的是 ()A.F1對B做負(fù)功，F(xiàn)2對A做正功B.F1對B做正功，F(xiàn)2對A不做功C.F2對A做正功，F(xiàn)1對B不做功D.F2對A不做功，F(xiàn)1對A做正功【解析】選A。對整體受力分析可得F=(mA+mB)a，可知A、B兩木塊的加速度向右，隔離木塊A，通過受力分析可知，B對A的摩擦力F2向右，而A向右運(yùn)動(dòng)，由W=FL可知，F(xiàn)2對A做正功，A對B的摩擦力F1向左，故F1對B做負(fù)功，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。4.(2024·濟(jì)寧高一檢測)在德國新冠肺炎疫情最嚴(yán)峻的北威州，一場約5萬觀眾到場的德甲賽事仍于2024年3月7日如期開賽。競賽時(shí)某足球運(yùn)動(dòng)員用20N的力，把重為5N的足球踢出10m遠(yuǎn)，在這一過程中運(yùn)動(dòng)員對足球做的功為 ()A.200J B.50JC.98J D.無法確定【解析】選D。足球運(yùn)動(dòng)員用20N的力作用在足球上，一瞬間就能把足球踢出去，足球在這個(gè)力的作用下的位移不知道，所以無法計(jì)算運(yùn)動(dòng)員對足球所做的功，則D正確，A、B、C錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示，特別材料制成的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肯定的初速度沿斜面對上滑動(dòng)，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(fù)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(fù)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(cuò)誤；A和B一起沿斜面對上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，對B分析知斜面對B有支持力和滑動(dòng)摩擦力，支持力不做功，摩擦力做負(fù)功，故斜面對B的作用力做負(fù)功，故B錯(cuò)誤；A和B一起有沿斜面對下的加速度，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(cuò)誤。A具有沿斜面對下的加速度，設(shè)為a，將a正交分解為豎直方向重量a1，水平重量a2，如圖所示，由于具有水平重量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(fù)功，故D正確。5.如圖所示，重為G的物體靜止在傾角為α的粗糙斜面體上，現(xiàn)使斜面體向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過的位移為x，物體相對斜面體始終保持靜止，則在這個(gè)過程中 ()A.彈力對物體做功為GxcosαB.靜摩擦力對物體做功為GxsinαC.重力對物體做功為GxD.合力對物體做功為0【解析】選D。分析物體的受力狀況：重力G、彈力N和摩擦力f，如圖所示：依據(jù)平衡條件，有：N=Gcosα；f=Gsinα重力與位移垂直，做功為零；摩擦力f與位移的夾角為α，所以摩擦力對物體做功為：Wf=fxcosα=Gxsinαcosα斜面體對物體的彈力做功為：WN=Nxcos(90°+α)=-Gxsinαcosα，故A、B、C錯(cuò)誤；因物體做勻速運(yùn)動(dòng)，合外力等于零，故合外力做功為零，故D正確。6.如圖所示，某個(gè)力F=10N作用在半徑為R=1m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上，力F的大小保持不變，但方向保持在任何時(shí)刻均與作用點(diǎn)的切線一樣，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周這個(gè)力F做的總功為 ()A.0B.20πJC.10JD.10πJ【解析】選B。利用微元法求解拉力F所做的功，可將圓周分成無限多小段，對每一小段，可以認(rèn)為F與位移方向相同，而位移大小與對應(yīng)弧長相同，則力F做的總功為力F在各小段所做功的代數(shù)和，即WF=F·2πR=20πJ，則B正確，A、C、D錯(cuò)誤。二、計(jì)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(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(10分)如圖所示，水平的傳送帶以速度v=6m/s順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，兩傳動(dòng)輪M、N之間的距離為L=10m，若在M輪的正上方，將一質(zhì)量為m=3kg的物體輕放在傳送帶上，已知物體與傳送帶之間的動(dòng)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10m/s2)【解析】物體放在傳送帶上后的加速度a===μg=3m/s2設(shè)一段時(shí)間后物體的速度增大到v=6m/s，此后物體與傳送帶速度相同，二者之間不再相對滑動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力隨之消逝，可見滑動(dòng)摩擦力的作用時(shí)間為t==s=2s在這2s內(nèi)物體水平向右運(yùn)動(dòng)的位移為s=at2=×3×22m=6m<L=10m故滑動(dòng)摩擦力對物體所做的功為W=Fs=μmgs=0.3×3×10×6J=54J。答案：54J【加固訓(xùn)練】如圖所示，在光滑水平面上，物體受兩個(gè)相互垂直的大小分別為F1=3N和F2=4N的恒力，其合力在水平方向上，從靜止起先運(yùn)動(dòng)10m，求：(1)F1和F2分別對物體做的功是多少？代數(shù)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=F1scosθ1=3×10×J=18J力F2做的功：W2=F2scosθ2=4×10×J=32JW1與W2的代數(shù)和：W=W1+W2=18J+32J=50J。(2)F1與F2的合力F==5N合力F做的功W′=Fs=5×10J=50J。答案：(1)18J32J50J(2)5N50J8.(14分)(2024·溫州高一檢測)一個(gè)人從深4m的水井中勻速提取50N的水桶至地面，在水平道路上又勻速行走了12m，再勻速走下6m深的地下室。則整個(gè)過程中此人用來提水桶的力所做的功為多少？【解析】人從4m深的水井中勻速向上提水桶做的功為W1=Fh1=50×4J=200J人在水平道路上行走12m的過程中，由于豎直向上的拉力與水平位移垂直，故人對水桶不做功，即W2=0。人勻速走下6m深的地下室的過程中，對水桶做的功為：W3=-Fh2=-50×6J=-300J所以，在全過程中人對水桶做的功為W總=W1+W2+W3=200J+0-300J=-100J。答案：-100J(15分鐘·40分)9.(6分)(多選)如圖所示，用恒定的拉力F拉置于光滑水平面上的質(zhì)量為m的物體，由靜止起先運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，拉力F斜向上與水平面夾角為θ=60°。假如要使拉力做的功變?yōu)樵瓉淼?倍，在其他條件不變的狀況下，可以將 ()A.拉力變?yōu)?FB.時(shí)間變?yōu)?tC.物體質(zhì)量變?yōu)镈.拉力大小不變，但方向改為與水平面平行【解析】選A、B、D。位移s=at2=t2，W=Fscos60°=t2，當(dāng)F′=2F時(shí)，W′=4W，當(dāng)時(shí)間變?yōu)?t時(shí)，W′=4W；當(dāng)m′=m時(shí)，W′=2W；當(dāng)θ=0°時(shí)，W′=4W，由此可知，C錯(cuò)，A、B、D對。10.(6分)(多選)如圖所示，一同學(xué)穿著旱冰鞋處于靜止?fàn)顟B(tài)，推一下豎直墻壁后有了向后的速度。關(guān)于該同學(xué)推墻的過程中，下列說法正確的是 ()A.墻壁對該同學(xué)做正功B.墻壁對該同學(xué)沒有做功C.該同學(xué)對墻壁做正功D.該同學(xué)對墻壁沒有做功【解析】選B、D。墻壁受推力作用但沒有位移，所以該同學(xué)對墻壁不做功，故C錯(cuò)誤，D正確。墻壁對人的作用力是作用在手上的，人的手在力的作用下沒有位移，所以墻壁對人不做功，故A錯(cuò)誤，B正確，故選B、D。11.(6分)(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面相對靜止。則關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中正確的是 ()A.支持力肯定做正功 B.摩擦力肯定做正功C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做負(fù)功【解析】選A、C、D。由功的計(jì)算公式W=Fscosα可知，支持力方向垂直斜面對上，與位移的方向夾角小于90°，支持力肯定做正功；而摩擦力是否存在須要探討：當(dāng)加速度較小時(shí)，摩擦力f沿斜面對上，即a<gtanθ，摩擦力沿斜面對上，做負(fù)功；當(dāng)加速度較大時(shí)，摩擦力f沿斜面對下，即a>gtanθ，摩擦力沿斜面對下，做正功；當(dāng)a=gtanθ時(shí)，摩擦力不存在，不做功；綜上所述，A、C、D正確，B錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t=0時(shí)，其速度為1m/s。從今刻起先在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的改變規(guī)律分別如圖甲和乙所示。設(shè)在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系式正確的是 ()A.W1=W2=W3B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2D.W1=W2<W3【解析】選B。在v-t圖像中，圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小等于滑塊某時(shí)間段的位移，由圖乙可計(jì)算第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)滑塊的位移分別是x1=0.5m、x2=0.5m、x3=1m，所以W1=F1x1=0.5J，W2=F2x2=1.5J，W3=F3x3=2J，所以W1<W2<W3，則B項(xiàng)正確，A、C、D錯(cuò)誤。12.(22分)質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平面上(如圖所示)，一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板上表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了L，而木板前進(jìn)了s，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求：(1)摩擦力對滑塊所做的功。(2)摩擦力對木板所做的功。(3)這一對摩擦力做功的代數(shù)和為多大？【解析】(1)滑塊受力狀況如圖甲所示，摩擦力對滑塊所做的功為Wm=f(s+L)cos180°=-μN(yùn)1(s+L)=-μmg(s+L)。(2)木板受力狀況如圖乙所示，摩擦力對木板所做的功為WM=f′s=fs=μmgs。(3)W=Wm+WM=-μmgL。答案：(1)-μmg(s+L)(2)μmgs(3)-μmgL【總結(jié)提升】摩擦力做功的分析(1)滑動(dòng)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(nèi)移動(dòng)，瓶子所受靜摩擦力與位移垂直，靜摩擦力對瓶子不做功；物體