高中物理人教版 (新课标)必修21.追寻守恒量——能量测试题

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修21.追寻守恒量——能量测试题，共6页。
[基础达标练]
选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分)
1．伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于同它开始点相同高度的点，决不会更高一点，也不会更低一点．这说明，小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是( )
A．弹力 B．势能
C．速度D．能量
D [在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面滚到另一个斜面，斜面弹力是不同的，势能先减小后增大，速度先增大后减小，所以A、B、C错，不变的“东西”应是能量，包括动能和势能，D对．]
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．功是矢量，正、负表示方向
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．力对物体做正功还是做负功，取决于力和位移的方向关系
D．力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
BCD [理解功的概念，功有正、负之分，但功是标量，A错误，B正确；由W＝Flcs θ可知力对物体做正功还是负功主要取决于力和位移的方向关系，C正确；力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量，D正确．]
3．如图所示，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( )
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
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．]
4．物体受到两个互相垂直的作用力而运动，已知力F1做功6 J，物体克服力F2做功8 J，则力F1、F2的合力对物体做功( )
A．14 J B．10 J C．2 J D．－2 J
D [合力做功等于各力做功的代数和，即6 J－8 J＝－2 J．]
5．如图所示，稳站在商店自动扶梯水平踏板上的人，随扶梯斜向上做加速运动，则在此过程中( )
A．人只受到重力和踏板的支持力作用
B．人受到的重力和踏板的支持力大小相等方向相反
C．支持力对人做正功
D．支持力对人做功为零
C [人随扶梯向上加速运动时，受踏板支持力、静摩擦力(水平向右)和重力作用，人处于超重状态．支持力大于重力，故A、B错误；支持力与位移方向夹角小于90°，故支持力对人做正功，C正确，D错误．]
6．有一根轻绳系一个物体，如图所示，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
A [由W＝Flcs α可知WG＝Gl＞0，WFT＝－FTl＜0，W合＝－mal＜0，A正确，B、C、D错误．]
7．(多选)以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球，它上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f.则从抛出点至回到原出发点的过程中，各力做功的情况正确的是( )
A．重力做的功为零B．空气阻力做的功为－2fh
C．空气阻力做的功为2fhD．物体克服重力做的功为－mgh
AB [根据功的计算公式得：
WG＝0
Wf＝f·2h·cs 180°＝－2fh
所以选项A、B正确．]
8．质量为m、初速度为零的物体，在不同变化的合外力作用下都通过位移x0.下列各种情况中合外力做功最多的是( )
A B C D
C [根据公式W＝Fl可知，图象与坐标轴围成的面积表示做功多少，故C做功最多，C正确．]
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道弧AB，槽道由半径分别为eq \f(R,2)和R的两个半圆构成，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为( )
A．0B．FR
C．eq \f(3,2)πFRD．2πFR
C [虽然拉力方向时刻改变，但力与运动方向始终一致，用微元法，在很小的一段位移内可以看成恒力，小球的路程为πR＋π·eq \f(R,2)，则拉力做的功为eq \f(3,2)πFR，故C正确．]
2．如图所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5 AE，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀速拉到顶端A时(不计摩擦)，则( )
A．沿着AB用的拉力最小，做功最多
B．沿着AC用的拉力最小，做功最多
C．沿着AD用的拉力最小，做功也最少
D．沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多
D [设斜面的倾角为θ，AE＝h，则从斜面底部向上匀速拉物体做的功为：W＝F·s＝mg·sin θ·eq \f(h,sin θ)＝mgh，所以选项D正确．]
3．(多选)如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止．则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是( )
A．支持力一定做正功B．摩擦力一定做正功
C．摩擦力可能不做功D．摩擦力可能做负功
ACD [由功的计算公式W＝Flcs α可知，支持力方向垂直斜面向上，与位移的方向夹角小于90°，支持力一定做正功；而摩擦力是否存在需要讨论：当加速度较小时，摩擦力Ff沿斜面向上，即a＜gtan θ，摩擦力沿斜面向上，做负功；当加速度较大时，摩擦力Ff沿斜面向下，即a>gtan θ，摩擦力沿斜面向下，做正功；当a＝gtan θ时，摩擦力不存在，不做功；综上所述，A、C、D正确，B错误．]
4．用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次钉子进入木板的深度是( )
A．(eq \r(3)－1)dB．(eq \r(2)－1)d
C．eq \f(\r(5)－1d,2) D．eq \f(\r(2),2)d
B [在将钉子钉入木板的过程中，随着深度的增加，阻力成正比地增加，这属于变力做功问题，由于力与深度成正比，可将变力等效为恒力来处理．
根据题意可得
第一次做功：W＝F1d＝eq \f(kd,2)d.
第二次做功：W＝F2d′＝keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(d＋\f(d′,2)))d′.
联立解得d′＝(eq \r(2)－1)d.]
二、非选择题(本题共2小题，共28分)
5．(14分)质量为M的长木板放在光滑的水平面上(如图所示)，一个质量为m的滑块以某一速度沿木板上表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，而木板前进了s，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求：
(1)摩擦力对滑块所做的功；
(2)摩擦力对木板所做的功；
(3)这一对摩擦力做功的代数和为多大？
[解析] (1)滑块受力情况如图甲所示，摩擦力对滑块所做的功为Wm＝Ff(s＋L)cs 180°＝－μFN1(s＋L)＝－μmg(s＋L)．
甲 乙
(2)木板受力情况如图乙所示，摩擦力对木板所做的功为WM＝F′fs＝Ffs＝μmgs.
(3)W＝Wm＋WM＝－μmgL.
[答案] (1)－μmg(s＋L) (2)μmgs (3)－μmgL
6．(14分)如图所示，水平的传送带以速度 v＝6 m/s顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为L＝10 m，若在M轮的正上方，将一质量为m＝3 kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.3，在物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？(g取10 m/s2)
[解析] 物体放在传送带上后的加速度a＝eq \f(F,m)＝eq \f(μmg,m)＝μg＝3 m/s2
设一段时间后物体的速度增大到v＝6 m/s，此后物体与传送带速度相同，二者之间不再相对滑动，滑动摩擦力随之消失，可见滑动摩擦力的作用时间为t＝eq \f(v,a)＝eq \f(6,3) s＝2 s
在这2 s内物体水平向右运动的位移为l＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)×3×22 m＝6 m＜L＝10 m
故滑动摩擦力对物体所做的功为W＝Fl＝μmgl＝0.3×3×10×6 J＝54 J.
[答案] 54 J