山东省专用2018 - 2019学年高中物理第七章机械能守恒定律课时跟
更新时间:2024-02-29 03:28:01 阅读量: 综合文库 文档下载
课时跟踪检测(二十) 追寻守恒量——能量 功
1.关于功的概念,以下说法正确的是( ) A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量 B.功有正、负之分,所以功可能有方向性
C.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有位移
D.一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体在该力作用下位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
解析:选D 功是标量,只有大小没有方向,功的正负只是说明力是动力还是阻力,A、B选项错误;力对物体不做功,不一定物体没有位移,当力和位移夹角为90°时,力对物体也不做功,C选项错误;根据功的计算式W=Flcos α知D选项正确。
2.有下列几种运动情况:
①用水平推力F推一质量为m的物体在光滑水平面上前进位移l; ②用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙水平面上前进位移l;
③用与水平方向成60°角斜向上的拉力F拉一质量为m的物体在光滑水平地面上前进位移2l;
④用与斜面平行的力F拉一质量为3m的物体在光滑斜面上前进位移l。 关于以上四种情况下力F做功的判断,正确的是( ) A.②情况做功最多 C.④情况做功最少
B.①情况做功最少 D.四种情况做功一样多
解析:选D 本题考查了对功的概念的理解,求解此类题目的关键是抓住力F、位移l和其夹角分析,找出在每一具体的物理情景中的F、l、α,代入W=Flcos α进行计算,即可得到正确的答案。
3.如图所示,用水平力F拉着重为100 N的物体,在水平地面上向左匀速移动了5 m,物体所受地面的摩擦力大小为20 N,则( )
A.重力做的功是500 J C.拉力大小为120 N
B.拉力做的功为100 J D.拉力大小为100 N
解析:选B 重力方向上没有位移,所以重力不做功,A选项错误;在拉力作用下匀速移动,说明受力平衡,所以拉力大小等于摩擦力大小,即拉力大小为20 N,选项C、D错误;由功的计算式可得拉力做的功为100 J,选项B正确。
4.质量为m、初速度为零的物体,在不同变化的合外力作用下都通过位移x0。下列各种
- 1 -
情况中合外力做功最多的是( )
解析:选C 根据公式W=Fx可知,图像与坐标轴x围成的面积表示做功多少,故C项做功最多。
5.(多选)如图所示,一端可绕O点自由转动的长木板上方放一个物块,手持木板的另一端,使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转,则在物块相对于木板滑动前的过程中( )
A.重力做正功 C.摩擦力不做功
B.摩擦力做负功 D.支持力不做功
解析:选AC 重力与速度方向成锐角,重力做正功;摩擦力与速度方向垂直,摩擦力不做功;支持力与速度方向成钝角,支持力做负功。综上所述,A、C项正确。
6.如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下。已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数均为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m,
A、B两点间的水平距离为L。在滑雪者经过AB段的过程中,摩擦力所做功的大小为( )
A.大于μmgL C.等于μmgL
B.小于μmgL
D.以上三种情况都有可能
解析:选C 设水平部分的长度为x1,斜坡的长度为x2,斜坡与水平面的夹角为θ,则下滑的过程中摩擦力做功为W=μmgx1+μmgcos θ·x2=μmg(x1+x2cos θ)=μmgL。
7.如图所示,均匀长木板长l=40 cm,放在水平桌面上,它的右端与桌边相齐,木板质量为m=2 kg,与桌面间的动摩擦因数μ=0.2。今用水平推力F将其匀速推下桌子,则水平推力做功为(g取10 m/s)( )
2
A.0.8 J C.8 J
B.1.6 J D.4 J
解析:选A 只要将木板的重心推离桌面,木板就会掉下桌面,由滑动摩擦力公式得f=
- 2 -
μN=μmg=0.2×2×10 N=4 N,W=F·s=4×0.2 J=0.8 J,A正确。明确木板离开桌面的临界条件,准确利用功的公式求解。
8.(多选)如图所示,物块B与水平地面接触,物块A置于物块B之上,两物块相对静止,一起向右运动(图中a为加速度,力F沿水平方向向右),则( )
A.图甲中,A、B间摩擦力对A做正功 B.图乙中,A、B间摩擦力对B做负功 C.图丙中,A、B间摩擦力对B做正功 D.图丁中,A、B间摩擦力对A做负功
解析:选BCD 先确定摩擦力方向,再结合物块相对地面的位移方向进行分析判断。对确定的研究对象,分析其所受静摩擦力方向与运动方向间的关系,根据功的定义判断做不做功、做正功还是做负功。如图甲中,两物块a=0,即匀速向右运动,A、B间必无摩擦力(若B对A有摩擦力,则A水平方向所受合力不为零,必做加速运动,而不会a=0),也就谈不上做功了。又如图乙中,A、B两物块相对静止,以同一加速度a向右运动,则A必受到B的静摩擦力(水平向右,与a方向一致,以产生a),由牛顿第三定律知,A必对B施加向左的静摩擦力,与运动方向相反,对B做负功,故B正确。同理可知,C、D正确。
9.A、B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度图像如图所示。那么,A、B两物体所受摩擦力之比FA∶FB与A、B两物体克服摩擦力做的功之比WA∶WB分别为( )
A.2∶1,4∶1 C.1∶4,1∶2
B.4∶1,2∶1 D.1∶2,1∶4
解析:选B 由题图可知,物体A的加速度大小aA=,物体B的加速度大小aB=,根
t2t据牛顿第二定律可得,物体A、B受到的摩擦力分别为FA=mAaA,FB=mBaB,又mA∶mB=2∶1,所以FA∶FB=4∶1;v-t图像中图线与横轴所围的面积表示位移,从开始运动到停止,A、B两物体的位移分别为lA=故选项B正确。
- 3 -
v0v0
v0t2
,lB=
2v0t=v0t,又功W=Flcos α,所以WA∶WB=FAlA∶FBlB=2∶1,2
10.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示。设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系式正确的是( )
A.W1=W2=W3 C.W1 B.W1 解析:选B 由v-t图像可知第1 s内、第2 s内、第3 s内的力和位移均为正方向,l1 =t=0.5 m,l2=t=0.5 m,l3=v0t=1 m,F1=1 N,F2=3 N,F3=2 N。W1=F1l1=0.5 J,22 v0v0 W2=F2l2=1.5 J,W3=F3l3=2 J,所以W1 11.如图所示,在光滑水平面上,物体受两个相互垂直的大小分别为F1=3 N和F2= 4 N的恒力,其合力在水平方向上,从静止开始运动10 m,求: (1)F1和F2分别对物体做的功是多少?代数和为多大? (2)F1和F2的合力为多大?合力做功是多少? 解析:(1)力F1做的功 W1=F1lcos θ1=3×10× 力F2做的功 33+4 2 2 J=18 J。 W2=F2lcos θ2=4×10×W1与W2的代数和 43+4 2 2 J=32 J。 W=W1+W2=18 J+32 J=50 J。 (2)F1与F2的合力F=F1+F2=3+4 N=5 N, 合力F做的功W′=Fl=5×10 J=50 J。 答案:(1)18 J 32 J 50 J (2)5 N 50 J 12.一列火车质量为1.0×10 kg,从静止开始运动,其阻力为车重的0.05倍,其牵引 - 4 - 5 2 2 2 2 力的大小与火车前进的距离是线性关系,且F=10x+f0(f0是火车所受的阻力)。当此火车前进100 m时,牵引力所做的功是多少?(g取10 m/s) 解析:法一:用平均力来求功。 由于阻力f0=0.05mg=0.05×1×10×10 N=5×10 N, 又由牵引力与前进距离x的关系式F=10x+f0可知, 当x=0时,牵引力F1=f0=5×10 N; 当x=100 m时,牵引力F2=10×100 N+5×10 N=1.5×10 N, 3 4 5 4 3 5 4 2 3 所以在这一过程中牵引力的平均值为 4F= F1+F25×10+1.5×105 5 2 =2 N=1.0×10 N, 因此该火车前进100 m的过程中,牵引力做的功为 W=Fx=1.0×105×100 J=1×107 J。 法二:用图像法求解。 因为阻力f5 4 0=0.05mg=0.05×10×10 N=5×10 N, 则牵引力的表达式为F=103 x+5×104 N,其牵引力与位移的图像如图所示,则图像所包含的“面积”(阴影部分)即表示牵引力所做的功,所以W=12 ×(0.5+1.5)×105×100 J=1×107 J。 答案:1×107 J - 5 -
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