2019年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第一、二節(jié) 追尋守恒量 功分層訓(xùn)練 新人教版必修2.doc

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第一節(jié) 追尋守恒量——能量 第二節(jié) 功 [A級(jí)　抓基礎(chǔ)] 1．關(guān)于功的概念，以下說(shuō)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(fù)之分，所以功可能有方向性 C．若某一個(gè)力對(duì)物體不做功，說(shuō)明該物體一定沒(méi)有位移 D．一個(gè)力對(duì)物體做的功等于這個(gè)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(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向，功的正負(fù)只是說(shuō)明力是動(dòng)力還是阻力，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；力對(duì)物體不做功，不一定物體沒(méi)有位移，當(dāng)力和位移夾角為90時(shí)，力對(duì)物體也不做功，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)功的計(jì)算式W＝Flcos α知D選項(xiàng)正確． 答案：D 2．有下列幾種運(yùn)動(dòng)情況： ①用水平推力F推一質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上前進(jìn)位移l； ②用水平推力F推一質(zhì)量為2m的物體在粗糙水平面上前進(jìn)位移l； ③用與水平方向成60角斜向上的拉力F拉一質(zhì)量為m的物體在光滑水平地面上前進(jìn)位移2l； ④用與斜面平行的力F拉一質(zhì)量為3m的物體在光滑斜面上前進(jìn)位移l. 關(guān)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(duì)功的概念的理解，求解此類題目的關(guān)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＝Flcos α進(jìn)行計(jì)算，即可得到正確的答案． 答案：D 3.兩個(gè)互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上，使物體運(yùn)動(dòng)，如圖所示，物體通過(guò)一段位移，力F1對(duì)物體做功4 J，力F2對(duì)物體做功3 J，則力F1和F2的合力對(duì)物體做的功為(　　) A．7 J B．5 J C．3.5 J D．1 J 解析：當(dāng)有多個(gè)力對(duì)物體做功時(shí)，總功就等于各個(gè)力對(duì)物體做功的和．由于力F1對(duì)物體做功4 J，力F2對(duì)物體做功3 J，所以F1與F2的合力對(duì)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(guò)程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，則電梯支持力對(duì)人做功的情況是(　　) A．加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功 B．加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功 C．加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功 D．始終做正功 解析：無(wú)論電梯加速、勻速，還是減速，電梯對(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)半圈的過(guò)程中，下列關(guān)于繩對(duì)小球做功情況的敘述中正確的是(　　) A．繩對(duì)小球沒(méi)有力的作用，所以繩對(duì)小球沒(méi)做功 B．繩對(duì)小球有拉力作用，但小球沒(méi)發(fā)生位移，所以繩對(duì)小球沒(méi)做功 C．繩對(duì)小球有沿繩方向的拉力，小球在轉(zhuǎn)過(guò)半圈的過(guò)程中的位移為水平方向的2R，所以繩對(duì)小球做了功 D．以上說(shuō)法均不對(duì) 解析：做功的必要條件是力和力方向上的位移．對(duì)于小球來(lái)說(shuō)受到兩個(gè)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(shí)可以知道重力G、繩的拉力FT均與小球的瞬時(shí)速度垂直，說(shuō)明小球不會(huì)在這兩個(gè)力的方向上產(chǎn)生位移．同理可知合外力F的方向也與速度方向垂直，不會(huì)對(duì)小球做功．選項(xiàng)D正確． 答案：D 6．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功 B．一對(duì)相互作用的靜摩擦力做功的總和為零 C．一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的總和為零 D．當(dāng)人從蹲在地上至站起來(lái)的過(guò)程中，人受到的重力做負(fù)功，地面對(duì)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(kāi)，庫(kù)侖力對(duì)兩小球都做正功，故A錯(cuò)誤；一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和必為零，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不一定為零，比如在汽車急剎車時(shí)，滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功，故B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)人從蹲在地上至站起來(lái)的過(guò)程中，支持力對(duì)人不做功，故D錯(cuò)誤． 答案：B 7.如圖所示，滑雪者由靜止開(kāi)始沿斜坡從A點(diǎn)自由滑下，然后在水平面上前進(jìn)至B點(diǎn)停下．已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m，A、B兩點(diǎn)間的水平距離為L(zhǎng).在滑雪者經(jīng)過(guò)AB段的過(guò)程中，摩擦力所做功的大小為(　　) A．大于μmgL B．小于μmgL C．等于μmgL D．以上三種情況都有可能 解析：設(shè)水平部分的長(zhǎng)度為x1，斜坡的長(zhǎng)度為x2，斜坡與水平面的夾角為θ，則下滑的過(guò)程中摩擦力做功為W＝μmgx1＋μmgcos θx2＝μmg(x1＋x2cos θ)＝μmgL. 答案：C [B級(jí)　提能力] 8.如圖所示，均勻長(zhǎng)木板長(zhǎng)l＝40 cm，放在水平桌面上，它的右端與桌邊相齊，木板質(zhì)量為m＝2 kg，與桌面間的動(dòng)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 解析：只要將木板的重心推離桌面，木板就會(huì)掉下桌面，由滑動(dòng)摩擦力公式得f＝μN(yùn)＝μmg＝0.2210 N＝4 N，W＝Fs＝40.2 J＝0.8 J，A正確．明確木板離開(kāi)桌面的臨界條件，準(zhǔn)確利用功的公式求解． 答案：A 9.如圖所示，某個(gè)力F＝10 N作用在半徑為R＝1 m的轉(zhuǎn)盤(pán)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)的切線一致，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周這個(gè)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(shí)刻都在變化，屬于變力做功問(wèn)題，可以考慮把圓周分割為很多的小段來(lái)研究．當(dāng)各小段的弧長(zhǎng)足夠小時(shí)，可以認(rèn)為力的方向與弧長(zhǎng)代表的位移方向一致，故所求的總功為W＝FΔx1＋FΔx2＋FΔx3＋…＝F(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝F2πR＝20π J，選項(xiàng)B正確． 答案：B 10.A、B兩物體的質(zhì)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(yùn)動(dòng)，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；vt圖象中圖線與橫軸所圍的面積表示位移，從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)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(xiàng)B正確． 答案：B 11．如圖所示，滑輪和繩的質(zhì)量及摩擦不計(jì)，用力F開(kāi)始提升原來(lái)靜止的質(zhì)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(nèi)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＝m(g＋a)＝10(10＋2) N＝60 N， 3 s內(nèi)的位移x＝at2＝232 m＝9 m， 該過(guò)程中力的作用點(diǎn)的位移是2x，所以 W＝F2x＝6029 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(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，兩傳動(dòng)輪MN之間的距離為l1＝10 m，若在M輪的正上方，將一質(zhì)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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，在物體由M處傳送到N處的過(guò)程中，傳送帶對(duì)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(shí)初速度為零，與傳送帶之間有相對(duì)滑動(dòng)，物體在水平向右的滑動(dòng)摩擦力Fμ作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝＝μg＝3 m/s2. 設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)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(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力隨之消失，則滑動(dòng)摩擦力作用時(shí)間t＝＝2 s. 在2 s內(nèi)物體水平向右運(yùn)動(dòng)的位移l＝at2＝6 m＜10 m. 滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做的功 W＝Fμl＝μmgl＝54 J. 答案：54 J