高中物理人教版 (新课标)必修2第七章 机械能守恒定律1.追寻守恒量——能量当堂检测题

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第七章 机械能守恒定律


第1讲 追寻守恒量——能量


第2讲 功





[时间：60分钟]


题组一 功的概念及正、负功的判断


1．下列说法正确的是( )


A．－10 J的功大于＋5 J的功


B．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功


C．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动


D．功是矢量，正、负表示方向


2．一同学穿着旱冰鞋处于静止状态，推一下竖直墙壁后有了向后的速度．关于该同学推墙的过程中，下列说法正确的是( )


A．墙壁对该同学做正功


B．墙壁对该同学没有做功


C．该同学对墙壁做正功


D．该同学对墙壁没有做功


3．质量为m的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，如图1所示．物体相对斜面静止，则下列说法正确的是( )





图1


A．重力对物体m做正功


B．合力对物体m做功为零


C．摩擦力对物体m做负功


D．支持力对物体m做正功


4.有一根轻绳拴了一个物体，如图2所示，若整体以加速度a向下做减速运动时，作用在物体上的各力做功的情况是( )





图2


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


题组二 功的计算


5．如图3，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，则雪橇受到的( )





图3


A．支持力做功为mgl


B．重力做功为mgl


C．拉力做功为Flcs θ


D．滑动摩擦力做功为－μmgl


6．如图4所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少，则( )





图4


A．大人做的功多


B．小孩做的功多


C．大人和小孩做的功一样多


D．条件不足，无法判断


7．如图所示，力F大小相等，物体沿水平面运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少( )





8.两个相互垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图5所示，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1与F2的合力对物体做的功为( )





图5


A．7 J B．2 J


C．5 J D．3.5 J


9.如图6所示，用恒定的拉力F拉置于光滑水平面上的质量为m的物体，由静止开始运动时间t，拉力F斜向上与水平面夹角为θ＝60°.如果要使拉力做的功变为原来的4倍，在其他条件不变的情况下，可以将( )





图6


A．拉力变为2F


B．时间变为2t


C．物体质量变为eq \f(m,2)


D．拉力大小不变，但方向改为与水平面平行


10．如图7所示，质量为m的物体A静止在倾角为θ的斜面体B上，斜面体B的质量为M.现对该斜面体施加一个水平向左的推力F，使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动，当移动的距离为l时，斜面体B对物体A所做的功为( )





图7


A．Fl B．mglsin θcs θ


C．mglsin θ D．0


题组三 综合应用


11.如图8所示，一质量m＝4.0 kg的物体，由高h＝2.0 m、倾角θ＝53°的固定斜面的顶端滑到底端．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体所受各个力所做的功及合外力所做的功．(g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)





图8

















12．(1)用起重机把质量为200 kg的物体匀速提高了5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？克服重力做了多少功？这些力的总功是多少？(g＝10 m/s2)


(2)若物体匀加速上升，加速度a＝2 m/s2，绳的拉力做了多少功？物体所受各力的总功是多少？(g＝10 m/s2)





答案精析


第七章 机械能守恒定律


第1讲 追寻守恒量——能量


第2讲 功


1．ABC [功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作用(即力对物体做功)还是力对物体起阻力作用(即物体克服外力做功)．选项A、B、C正确．]


2．BD [(1)先分析墙壁的受力及做功情况：


eq \x(墙壁受推力但没有位移)―→eq \x(该同学对墙壁不做功)―→eq \x(C错误，D正确)


(2)再分析人的受力及做功情况：


eq \x(墙壁对人的作用力是作用在手上的)―→eq \x(人的手在力的作用下没有位移)―→


eq \x(墙壁对人不做功)―→eq \x(A错误，B正确)]


3．BCD [物体的受力和位移如图所示．支持力FN与位移l的夹角α<90°，故支持力做正功，D选项正确；重力与位移垂直，故重力不做功，A选项错误；摩擦力Ff与位移l的夹角大于90°，故摩擦力做负功，C选项正确；物体做匀速运动，所受合力为零，合力不做功，故B选项正确．]


4．A [重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向，做负功，由于做减速运动，所以物体所受合力向上，与位移反向，做负功．]


5．C [支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B错误；拉力和摩擦力分别做功为W＝Flcs θ，W＝－μ(mg－Fsin θ)l，C正确，D错误．]


6．C [因为木箱匀速运动，小孩和大人所用的推力相等，又因为所走的位移相同所以做功一样多，C选项正确．]


7．D [四种情况下，F、l都相同，由公式W＝Flcs α可知，cs α越小，力F做的功越少，D中cs α最小，故选D.]


8．A [W1＝3 J，W2＝4 J，故合力的功为：W＝W1＋W2＝3 J＋4 J＝7 J，故选A.]


9．ABD [本题要讨论的是恒力做功的问题，所以选择功的公式，要讨论影响做功大小的因素的变化，比较快捷的思路是先写出功的通式，再讨论变化关系．位移l＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)eq \f(Fcs 60°,m)t2，W＝Flcs 60°＝eq \f(F2cs260°,2m)t2，当F′＝2F时，W′＝4W，当时间变为2t时，W′＝4W；当m′＝eq \f(1,2)m时，W′＝2W；当θ＝0°时，W′＝4W，由此可知，C错，A、B、D对．]


10．D [对物体A进行受力分析，其受到重力mg、支持力FN、静摩擦力Ff，如图所示，由于物体A做匀速运动，所以支持力FN与静摩擦力的合力即斜面体B对物体A的作用力竖直向上，而位移水平向左，所以斜面体B对物体A的作用力的方向与位移方向垂直，斜面体B对物体A所做的功为0，D正确．]


11．见解析


解析 以物体为研究对象受力分析如图．


物体受重力mg、摩擦力Ff、支持力FN，


FN＝mgcs θ，Ff＝μmgcs θ.


物体的位移l＝eq \f(h,sin θ)，


根据功的公式可求得


WG＝mg·lcs (90°－θ)＝mgh＝4.0×10×2.0 J＝80 J，WN＝0，


Wf＝－Ff·l＝－μmgcs θ·eq \f(h,sin θ)＝－0.2×4.0×10×2.0×eq \f(3,4) J＝－12 J.


W合＝WG＋WN＋Wf＝80 J＋0－12 J＝68 J.


求合外力做的功也可以先求合外力，再求合力的功．


F合＝mgsin θ－Ff，


W合＝F合·l＝(mgsin θ－μmgcs θ)l


＝(4.0×10×0.8－0.2×4.0×10×0.6)×eq \f(2.0,0.8) J＝68 J.


12．(1)1×104 J －1×104 J 1×104 J 0


(2)1.2×104 J 2×103 J


解析 (1)物体匀速提升，由平衡条件：F＝G＝2×103 N


钢绳的拉力做功：WF＝Fh＝2×103×5 J＝1×104 J


重力做功：WG＝－mgh＝－2×103×5 J＝－1×104 J


物体克服重力做功1×104 J


这些力所做的总功是：W总＝WF＋WG＝0


即：这些力所做的总功是0.


(2)根据牛顿第二定律F′－mg＝ma


所以F′＝mg＋ma＝2 400 N


WF′＝F′h＝2 400×5 J＝1.2×104 J


各力做的总功也等于合外力做的功W总＝mah＝2×103 J.