高中物理沪科技版（2020）必修第二册第一节 功精练

这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第二册第一节 功精练，共13页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。
一、解答题
1．一个质量m＝150 kg的雪橇，受到与水平方向成＝37°角斜向左上方500 N的拉力F作用，在水平地面上移动的距离l＝5 m（如图所示）。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100 N，求：
（1）力F对物体所做的功；
（2）摩擦力对物体所做的功；
（3）求合外力对物体所做的总功。
2．饲养员对着长l＝1.0m的水平细长管的一端吹气，将位于吹气端口的质量m＝0.02kg的注射器射到动物身上。如图所示，注射器飞离长管末端的速度大小v＝20m/s。可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动，离开长管后做平抛运动。（g取10m/s2）
（1）求注射器在长管内运动时的加速度大小；
（2）求注射器在长管内运动时外力对注射器做功多少？
（3）若动物与长管末端的水平距离x＝4.0m，求注射器下降的高度h。
3．如图所示，质量为m=2kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为θ=37°、大小F=10N的拉力作用，物体移动了l=2m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3，g取10m/s2，cs37°=0.8。求：
（1）物体所受各个力所做的功；
（2）合力F合所做的功W。
4．如图所示，一质量为m=1.0 kg的物体从半径为R=5.0 m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F大小不变，始终为15 N，方向始终与物体在该点的切线成37°角。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边在竖直方向上。求这一过程中拉力F做的功。（sin 37°=0.6，cs 37°=0.8，π=3.14）
5．某人利用如图所示的装置,用100 N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端,将物体从水平面上的A点移到B点。已知α1=30°,α2=37°,h=1.5 m,不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦。求绳的拉力对物体所做的功（sin 37°=0.6,cs 37°=0.8）。
6．如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角，小孩与冰车的总质量kg，冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，，。求：
（1）小孩与冰车所受支持力的大小；
（2）小孩与冰车加速度的大小a；
（3）s内合力所做的功W。
7．我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，取重力加速度，在飞机滑跑过程中，求：
（1）飞机克服阻力所做的功；
（2）牵引力的大小；
（3）牵引力对飞机所做的功。
8．放在地面上的木块与一轻弹簧相连，弹簧处于自由伸长状态，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x1=0.2m时，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x2=0.4m的位移，其F－x图象如图所示，求上述过程中拉力所做的功。
9．如图1，载有质量为货物的货车以的速度在平直的高速公路上匀速行驶。因司机看到前方警示标识，采取紧急制动。车厢内货物向前滑行，恰好在车停止时与车厢前壁相撞并反弹，其图像如图2所示。设货车匀减速刹停后不再移动。重力加速度g取。则从货车开始刹车到货物停止运动的过程中，求：
（1）货物与车厢间的动摩擦因数；
（2）货车的位移大小；
（3）货物相对车厢滑行的位移大小；
（4）摩擦力对货物做的功。
10．如图所示，一质量m=1.0kg的物体从半径R=5.0m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F的大小始终为15N不变，方向始终沿物体在该点的切线方向。。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边沿竖直方向，g取10m/s2。在这一过程中，求：
（1）拉力F做的功；
（2）重力G做的功；
（3）圆弧面对物体的支持力FN做的功。
7.1.2 功的计算 （备作业）（解析版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、解答题
1．一个质量m＝150 kg的雪橇，受到与水平方向成＝37°角斜向左上方500 N的拉力F作用，在水平地面上移动的距离l＝5 m（如图所示）。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100 N，求：
（1）力F对物体所做的功；
（2）摩擦力对物体所做的功；
（3）求合外力对物体所做的总功。
【答案】（1）2000J；（2）-500J；（3）1500J
【详解】
（1）根据
W＝Fscsθ
代入数据得
WF＝Flcs37°＝500×5×0.8 J＝2000 J
（2）摩擦力做功为
WF阻＝－F阻·l＝－100×5 J＝－500 J
（3）则合外力做的总功为
W总＝WF＋WF阻＝2000J－500 J＝1500 J
2．饲养员对着长l＝1.0m的水平细长管的一端吹气，将位于吹气端口的质量m＝0.02kg的注射器射到动物身上。如图所示，注射器飞离长管末端的速度大小v＝20m/s。可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动，离开长管后做平抛运动。（g取10m/s2）
（1）求注射器在长管内运动时的加速度大小；
（2）求注射器在长管内运动时外力对注射器做功多少？
（3）若动物与长管末端的水平距离x＝4.0m，求注射器下降的高度h。
【答案】(1)200m/s2；(2)4J；(3)0.2m
【详解】
(1)由
可得
(2)由牛顿第二定律可得
注射器在长管内运动时外力对注射器做功
(3)由匀速运动的位移公式可得注射器下降所以时间为
则注射器下降高度为
3．如图所示，质量为m=2kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为θ=37°、大小F=10N的拉力作用，物体移动了l=2m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3，g取10m/s2，cs37°=0.8。求：
（1）物体所受各个力所做的功；
（2）合力F合所做的功W。
【答案】（1）重力和支持力做功均为零，拉力做功16J，摩擦力做功-8.4J；（2）7.6J
【详解】
（1）对物体进行受力分析，如图所示
拉力F所做的功
W1=Flcs37°=16J
重力和支持力方向与位移方向垂直，做功为零。
摩擦力
Ff=μFN=μ(mg-Fsin37°)
摩擦力做功
W2=Fflcs 180°=-8.4 J
（2）总功
W=W1+W2 =7.6 J
4．如图所示，一质量为m=1.0 kg的物体从半径为R=5.0 m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F大小不变，始终为15 N，方向始终与物体在该点的切线成37°角。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边在竖直方向上。求这一过程中拉力F做的功。（sin 37°=0.6，cs 37°=0.8，π=3.14）
【答案】62.8 J
【详解】
将圆弧AB分成很多小段s1、s2、…、sn，拉力在每一小段上做的功为W1、W2、…、Wn，因拉力F大小不变，方向始终与物体在该点的切线成37°角，所以
W1=Fs1 cs 37°
W2=Fs2 cs 37°
…
Wn=Fsn cs 37°
故
WF=W1+W2+…+Wn=F cs 37°（s1+s2+…+sn）=F cs 37°·R=62.8 J
5．某人利用如图所示的装置,用100 N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端,将物体从水平面上的A点移到B点。已知α1=30°,α2=37°,h=1.5 m,不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦。求绳的拉力对物体所做的功（sin 37°=0.6,cs 37°=0.8）。
【答案】50 J
【详解】
由于不计绳的质量及绳与滑轮间的摩擦,故恒力F做的功和绳对物体的拉力做的功相等。由于恒力F作用在绳的端点,故需先求出绳的端点的位移l,再求恒力F做的功。
由几何关系知,绳的端点的位移为
l=-=h=0.5 m
在物体从A移到B的过程中,恒力F做的功为
W=Fl=100×0.5 J=50 J
故绳的拉力对物体所做的功为50 J。
6．如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角，小孩与冰车的总质量kg，冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，，。求：
（1）小孩与冰车所受支持力的大小；
（2）小孩与冰车加速度的大小a；
（3）s内合力所做的功W。
【答案】（1）N；（2）m/s2；（3）J
【详解】
（1）冰车和小孩受力如图所示，
竖直方向合力为零
解得
N
（2）水平方向根据牛顿第二定律
由滑动摩擦力公式
联立得
m/s2
（3）由牛顿第二定律有
由功的定义式得
由位移公式得
联立解得
J
7．我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移时才能达到起飞所要求的速度。已知飞机质量，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，取重力加速度，在飞机滑跑过程中，求：
（1）飞机克服阻力所做的功；
（2）牵引力的大小；
（3）牵引力对飞机所做的功。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【详解】
（1）飞机克服阻力所做的功

解得

（2）飞机作匀变速直线运动，有
由牛顿第二定律，有
联立解得
（3）在滑跑阶段，牵引力所做的功

解得
8．放在地面上的木块与一轻弹簧相连，弹簧处于自由伸长状态，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x1=0.2m时，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x2=0.4m的位移，其F－x图象如图所示，求上述过程中拉力所做的功。
【答案】20J
【详解】
由F－x图象可知，在木块运动之前，弹簧弹力随弹簧伸长量的变化是线性关系，木块缓慢移动时弹簧弹力不变，图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功，即
9．如图1，载有质量为货物的货车以的速度在平直的高速公路上匀速行驶。因司机看到前方警示标识，采取紧急制动。车厢内货物向前滑行，恰好在车停止时与车厢前壁相撞并反弹，其图像如图2所示。设货车匀减速刹停后不再移动。重力加速度g取。则从货车开始刹车到货物停止运动的过程中，求：
（1）货物与车厢间的动摩擦因数；
（2）货车的位移大小；
（3）货物相对车厢滑行的位移大小；
（4）摩擦力对货物做的功。
【答案】（1）；（2）81m；（3）8.5m；（4）
【详解】
（1）对货物由图像可知，货物的加速度大小为
根据牛顿第二定律有
解得
（2）设货车制动前速度为，制动距离为，用时为t，则有
（3）设货物碰撞车厢时的速度大小为，碰撞前的位移大小为，碰撞后瞬间速度大小为，返回的位移大小为。由图像可知
又因为
即
设货物相对车厢的位移为，则有
解得
（4）全程摩擦力对货物做负功，则摩擦力对货物做的功
10．如图所示，一质量m=1.0kg的物体从半径R=5.0m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端（圆弧AB在竖直平面内）。拉力F的大小始终为15N不变，方向始终沿物体在该点的切线方向。。圆弧所对应的圆心角为60°，BO边沿竖直方向，g取10m/s2。在这一过程中，求：
（1）拉力F做的功；
（2）重力G做的功；
（3）圆弧面对物体的支持力FN做的功。
【答案】（1）；（2）-25J；（3）0
【详解】
（1）（3）将圆弧AB分成无数小段，每段为∆x，则在每段上力F可认为是恒力，做功为F∆x，则从A到B做的总功
圆弧面对物体的支持力FN与速度方向总垂直，则根据
可知支持力做功为零。
（2）重力G做的功