高中物理人教版 (新课标)必修21.追寻守恒量——能量综合训练题

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1.足球运动员飞起一脚用60 N的力将足球踢出，足球沿草地运动了40 m后停止运动，关于运动员对足球做功的情况，下列说法正确的是（ ）
A.运动员对足球做功2400 J
B.运动员对足球没有做功
C.运动员对足球做了功，但无法确定其大小
D.以上说法都不对
解析：选C.足球运动员对足球做功，足球发生运动，但60 N的力与40 m的位移不对应同一过程，故无法确定功的大小，选C.
2.（2010年南京模拟）将质量为的小球，用轻质细线悬挂起来，让其摆动，如图7-1-17所示，不考虑空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
图7-1-17
A.重力和悬线的拉力对小球均不做功
B.只有重力对小球做功
C.只有悬线的拉力对小球做功
D.重力和悬线的拉力均对小球做功
答案：B
3.如图7-1-18所示，物体A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F将B拉着右移.用F拉、FAB、FBA分别表示绳子拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则下面叙述中正确的是（ ）
图7-1-18
A.F做正功，FAB做负功，FBA做正功，F拉不做功
B.F、FBA做正功，FAB、F拉不做功
C.F做正功，FAB做负功，FBA和F拉不做功
D.F做正功，其他力都不做功
解析：选C.据W=Flcsα可知，力F作用点的位移不为零，且与F方向相同，所以F做正功；绳子拉力F拉的作用点的位移为零，所以F拉不做功，FBA作用点的位移为零，FBA不做功；FAB作用点的位移不为零，且与力反向，所以FAB做负功.故本题正确选项为C.
4.如图7-1-19所示，重物P放在一长木板OA上，将长木板绕O端转过一个小角度的过程中，重物P相对于木板始终保持静止，关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是（ ）
图7-1-19
A.摩擦力对重物做正功
B.摩擦力对重物做负功
C.支持力对重物不做功
D.支持力对重物做正功
解析：选D.物体运动方向与摩擦力方向始终垂直，故不做功，A、B错；物体运动方向与支持力方向相同，故做正功，C错D对.
5.用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动的距离为l，恒力做功为W1，再用该恒力作用于质量为m的物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样的距离l，恒力做功为W2，则两次恒力做功的关系是（ ）
A.W1＞W2 B.W1＜W2
C.W1=W2 D.无法判断
解析：选C.两次做功的力相同、位移相同，由功的公式W=Fl知，两次恒力做功相同，故C选项正确.
6.（2010年石家庄高一检测）如图7-1-20所示，甲、乙、丙三个物体分别在大小相等、方向不同的力F的作用下，向右移动的位移均为x,关于F对甲、乙、丙做的功的大小W1、W2、W3判断正确的是（ ）
图7-1-20
A.W1>W2>W3 B.W1=W2>W3
C.W1=W2=W3 D.W1解析：选C.W1=W2=Fxcsα，W3=Fxcs（180°-α）=-Fxcsα,又因为功的正、负不表示大小，所以W1=W2=W3，选C.
7.起重机吊钩下挂一质量为m的水泥袋，如果水泥袋以加速度a匀减速下降了距离h，则水泥袋克服钢索拉力做的功为（ ）
A.mgh B.m（g-a）h
C.m（g+a）h D.m（a-g）h
解析：选C.取水泥袋为研究对象，在匀减速下降过程中，加速度方向向上，由牛顿第二定律知，钢索拉力F=m（g+a）.钢索拉力做负功，也就是水泥袋克服钢索拉力做正功，大小为W=m（g+a）h.
8.（2010年浙江五校第一次联考）如图7-1-21所示，三个固定的斜面底边长度都相等，斜面倾角分别为30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样.完全相同的物体（可视为质点）A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中（ ）
图7-1-21
A.物体A克服摩擦力做的功最多
B.物体B克服摩擦力做的功最多
C.物体C克服摩擦力做的功最多
D.三物体克服摩擦力做的功一样多
解析：选D.设底边长度为b，则
即克服摩擦力做功为定值只有D正确.
9.一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7-1-22甲、乙所示.设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系式正确的是（ ）
图7-1-22
A.W1=W2=W3 B.W1＜W2＜W3
C.W1＜W3＜W2 D.W1=W2＜W3
解析：选B.由v-t图象可知第1秒内、第2秒内、第3秒内的力和位移均为正方向，x1=v0/2t=1/2 m,x2=v0/2t=1/2 m,x3=v0t=1 m,F1=1 N,F2=3 N,F3=2 N，则
W1=F1x1=1/2 J,W2=F2x2=3/2 J,W3=F3x3=2 J
所以W1＜W2＜W3.
10.如图7-1-23所示是一个物体受到的力F与位移l的关系图象，由图象求力F对物体所做的功.
图7-1-23
解析：法一：（分段法）0~2 m内，力F做正功为W1=F1l1=10×2 J=20 J,
2 m~5 m内，力F做负功为
W2=-F2l2=-20×3 J=-60 J,
5 m~6 m内，力F做正功为
W3=F3l3=20×1 J=20 J,
故力F所做的功为
W=W1+W2+W3
=20 J+（-60）J+20 J=-20 J.
法二：（图象法）图象与坐标轴围成的面积
S=S1+S2+S3
=2×10+（-20）×3+1×20=-20,
故力F做功W=-20 J.
答案：-20 J
11.如图7-1-24所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力F开始提升原来静止的质量为m=10 kg的物体，以大小为a=2 m/s2的加速度匀加速上升，求前3 s内力F做的功.（g取10 m/s2）

图7-1-24
解析：物体受到两个力的作用：拉力F′和重力mg,由牛顿第二定律得F′-mg=ma,所以
F′=m（g+a）=10×（10+2）N=120 N.
则F=F′=60 N.
物体从静止开始运动，3 s内的位移为
x=at2=×2×32 m=9 m.
力F的作用点为绳的端点，而在物体发生9 m位移的过程中，绳的端点的位移为2x=18 m，所以，力F做的功为
W=F·2x=60×18 J=1080 J.
答案：1080 J
12.（2010年苏、锡、常、镇四市联考）如图7-1-25所示，水平传送带以2 m/s的速度匀速运行，将一质量为2 kg的工件沿竖直向下的方向轻轻放在传送带上（设传送带的速度不变），如工件与传送带之间的动摩擦因数为0.2，则放手后工件在5 s内的位移是多少？摩擦力对工件做功为多少？（g取10 m/s2，传送带足够长）

图7-1-25
解析：工件放在传送带上瞬间，工件所受合外力为工件所受到的摩擦力，所以工件的加速度为：a=μg=0.2×10 m/s2=2 m/s2，经过t=v/a=1 s工件的速度与传送带速度相同，以后工件就随传送带一起做匀速直线运动，所以工件在5 s内的位移是x=1/2×2×12 m+2×4 m=1 m+8 m=9 m,工件在1 s内的位移x1=at2=1 m，WFf=μmgx1=0.2×2×10×1 J=4 J.
答案：9 m 4 J