高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 功和机械能第1节 机械功课后作业题

第一章 功和机械能   

第一节 机械功

一、单选题

1.如图1所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是 (　　)

A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功 

B．轮胎受到的重力做了正功

C．轮胎受到的拉力不做功

D．轮胎受到地面的支持力做了正功

2．一个力对物体做了负功，则说明(　　)

A．这个力一定阻碍物体的运动

B．这个力不一定阻碍物体的运动

C．这个力与物体运动方向一定在一条直线上

D．这个力与物体运动方向的夹角α<90°

3.有一根轻绳系一个物体，如图2所示，在悬点O以加速度a向下做匀减速运动时，作用在物体上的各力做功的情况是(　　)

A．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功

B．重力做正功，拉力做负功，合外力做正功  

C．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功          

D．重力做负功，拉力做负功，合外力做正功

4．如图3所示，用同样的力F拉同一物体，在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离，则拉力F的做功情况是(　　)

图3

A．甲中做功最少　 B．丁中做功最多     C．做功一样多    D．无法比较

5．以一定的初速度竖直向上抛出一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小值为f，则从抛出到回到原出发点的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．空气阻力对小球做的功为零，重力对小球做的功也为零

B．空气阻力对小球做的功为零，重力对小球做的功为2mgh

C．空气阻力对小球做的功为－2fh，重力对小球做的功为零

D．空气阻力对小球做的功为－2fh，重力对小球做的功为2mgh

6．关于两物体间的作用力和反作用力的做功情况，下列说法正确的是(　　)

A．作用力做功，反作用力一定做功   

B．作用力做正功，反作用力一定做负功

C．作用力和反作用力可能都做负功

D．作用力和反作用力做的功一定大小相等，且两者代数和为零

7.物体A、B叠放在光滑水平面上，mA＝1 kg，mB＝2 kg。在B上作用一个大小为3 N的水平拉力F后，A、B一起前进了4 m，如图4所示。在这个过程中B对A做的功为(　　)                                                                                                                   

A．4 J        B．12 J          C．0        D．－4 J

8.质量为2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力F作用2 s后撤去，物体运动的速度图像如图5所示，则下列说法正确的是(取g＝10 m/s2)(　　)

A．拉力F做功150 J           B．拉力F做功350 J

C．物休克服摩擦力做功100 J   D．物体克服摩擦力做功150 J

二、计算题

9.如图6所示，一个质量为m＝2 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向下方的推力F1＝10 N作用，在水平地面上移动了距离s1＝2 m后撤去推力，此后物体又滑行了s2＝1.4 m的距离后停止了运动。设物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的0.2倍，(取g＝10 m/s2)求：                                         

(1)推力F1对物体做的功；

(2)全过程中摩擦力对物体所做的功；

(3)推力作用时合外力对物体所做的总功。

10.如图7所示，质量为m的物体静止于倾角为α的斜面体上，当斜面受力后，物体随斜面一起沿水平面匀速移动距离s，在这过程中，求：

(1)物体所受各力对物体做的功分别是多少？

(2)物体所受斜面的力做功是多少？

(3)合外力做的功是多少？

11.质量为M的长木板放在光滑水平面上，一个质量为m的滑块以速度v沿木板表面从A点滑到B点，在木板上前进了L，而木板在水平面上前进了s，如图1－1－6所示。 设滑块与木板间的动摩擦因数为μ。求：

  (1)摩擦力对滑块做的功；

  (2)摩擦力对木板做的功；

  (3)摩擦力做的总功。

参考答案

1.解析：根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功，C错误。

答案：A

2．解析：由功的表达式W＝Fscos α知，只有当α>90°时，cos α<0，力对物体做负功，此力阻碍物体的运动，故选项A正确。

答案：A

3.解析：重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向，做负功。由于物体向下做匀减速运动，所以物体所受合外力向上，合外力与位移反向，合外力做负功。

答案：A

4．解析：同样的力F使物体在力的方向上通过同样的距离，由W＝Fs知拉力F做功一样多，C正确。

答案：C

5．解析：空气阻力的方向始终与小球运动方向相反，做负功，其中上升阶段做功－fh，下降阶段做功－fh。上升阶段重力做功－mgh，下降阶段重力做功mgh，故全过程中阻力做功为－2fh，重力做功为零。

答案：C

6．解析：比较一对作用力和反作用力的功时，不要只看到力的大小相等，还要分析两力对应的物体的位移情况。作用力和反作用力各自做功，没有必然的联系。故C正确。

答案：C

7.解析：B对A做的功就是B对A的作用力对A做的功，B对A的作用力就是B施加给A的所有力的合力。对整体，由牛顿第二定律得F＝(mA＋mB)a，故a＝1 m/s2，对A，由牛顿第二定律得f＝mAa＝1 N，所以W＝fs＝4 J。

答案：A

8.解析：由题图可以求出0～2 s内的加速度a1＝2.5 m/s2，2～6 s内的加速度a2＝－2.5 m/s2，F＋f＝ma1，f＝ma2，得F＝10 N，f＝－5 N，由题图还可求出前2 s内的位移s1＝15 m，2～6 s内的位移s2＝20 m。所以拉力做功WF＝Fs1＝10×15 J＝150 J；摩擦力做功Wf＝f(s1＋s2)＝－5×(15＋20) J＝－175 J，即物体克服摩擦力做功175 J，故A正确。

答案：A

9.解析：(1)WF1＝F1s1cos 37°＝10×2×0.8 J＝16 J

(2)N1＝mg＋F1sin 37°＝20 N＋6 N＝26 N

N2＝mg＝20 N

Wf＝Wf1＋Wf2＝－0.2N1s1－0.2N2s2＝－16 J

(3)W＝(F1cos 37°－0.2N1)s1＝(8－5.2)×2 J＝5.6 J

答案：(1)16 J　(2)－16 J　(3)5.6 J

10.解析：(1)物体做匀速直线运动，在重力G，支持力N和摩擦力f这三个力的作用下处于平衡状态，各力均为恒力，由物体受力分析图可得各力的大小分别为：

G＝mg，N＝mgcos α，f＝mgsin α。

物体的位移方向水平向右，与重力G的夹角为；与支持力N的夹角为＋α；与摩擦力f的夹角为α。根据公式W＝Fscos α可得WG＝G·cos ＝0

WN＝N·scos (＋α)＝mgcos α·s·(－sin α)＝－mgssin αcos α＝－

Wf＝fsin α·scos α＝。

(2)WN＋Wf＝0或N与f的合力与G等大反向，做功为零。即斜面对物体做功为0。

(3)因物体平衡，F合＝0，故W总＝0

或W总＝WG＋WN＋Wf＝0＋(－)＋＝0，即合力对物体做功为0。

答案：(1)WG＝0　WN＝－　Wf＝

(2)0　(3)0

11.解析：分别对滑块和木板进行受力分析，如图所示。

f＝μmg，f′＝f。

(1)摩擦力对滑块做的功为

W1＝－f(s＋L)＝－μmg(s＋L)。

(2)摩擦力对木板做的功为

W2＝f′s＝μmgs。

(3)摩擦力做的总功为

W＝W1＋W2＝－μmgL。

[答案]　(1)－μmg(s＋L)　(2)μmgs　(3)－μmgL