第3节 能量转化的量度（功的计算及其计算的应用）同步练习（含答案）

2021-2022学年浙教版科学功的计算及其计算的应用
一．选择题（共7小题）
1．如图所示，用与水平方向成一定夹角，大小为F=100N的力，拉着重500N的小车在水平方向前进了100m，则拉力F对小车做功（　　）
A．等于10000J
B．等于50000J
C．没有做功
D．F做了功，但条件不足，无法计算
2．妈妈与小明进行爬楼比赛，他们都从1楼上到5楼，妈妈的体重是小明体重的2倍，妈妈所用的时间是小明所用时间的2倍，若妈妈做功为W1，功率为P1，小明做功为W2，功率为P2，则下列判断正确的是（　　）
A．W1：W2=1：1
B．W1：W2=4：1
C．P1：P2=1：1
D．P1：P2=4：1
3．在2019世界举重锦标赛中，中国小将李雯雯以186公斤（千克）的成绩获得挺举冠军。她在挺举过程中对杠铃做的功最接近（　　）
A．370J
B．10000J
C．3700J
D．7500J
4．某大桥施工时，要向湖泊中沉放大量的施工构件，如图甲所示，一密度为3×103kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中，在匀速沉入江水的过程中，构件下表面到江面的距离h逐渐增大，正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示，下列判断正确的是（取g=10N/kg，江水的密度ρ水=1.0×103kg/m3）（　　）
①当h=1m时，构件恰好浸没在江水中
②当h=2m时，构件所受的浮力大小为8×104N
③当h=3m时，构件底部受到江水的压强大小为2.0×104Pa
④当h=4m时，构件受到钢绳的拉力做功为6.4×105J
A．①③
B．②
C．②③
D．①②④
5．一颗质量为20g的子弹从枪膛中水平射出。若子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体向前的平均推力是500N，枪膛长20cm，射出枪膛后子弹在空中飞行了100m，则在整个过程中气体对子弹做的功是（　　）
A．0.04J
B．5×104J
C．100J
D．0J
6．据统计，造成高速公路交通事故的主要原因之一是超速行驶，因为超速行驶的汽车刹车时，需要行驶更远的距离才能停下来，以下说法正确的是（　　）
A．刹车前，汽车没有受到摩擦力
B．刹车后，牵引力做功为0
C．刹车后，汽车的惯性减小
D．刹车后，汽车所受的力平衡
7．如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（　　）
A．小球从a到b，重力做功0.24J
B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J
D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
　
二．填空题（共6小题）
8．如图所示，用10N的推力，将桌面上重20N的物体由A处水平推动1m到达B处后，停止推动。物体由于　　继续向前运动了0.2m，最后掉到地面C处。在此过程中，推力对物体做功　　J；重力对物体做功　　J。
9．如图甲所示，水平地面上的一个物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。第2秒末物体的运动状态是　　，第6秒末到第8秒末，推力F做功是　　J。
10．小明在中考体育考试中用50N的力将实心球投出去，实心球能在空中飞行，是因为实心球具有　　。若实心球重为20N，小明投出了9.6m的距离，球最高点距地面3m，则实心球在空中飞行的过程中，实心球下落过程所受的力做的功为　　J（不计空气阻力）。
11．一根金属棒AB置于水平地面上，现小明通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示，在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示，请根据图象解答下列问题：
（1）金属棒的重力G为　　N；
（2）金属棒的重心到A端的距离d=　　m；
（3）小明想同样的方式使用弹簧测力计竖直将棒的左端A端拉起，则A端刚好被拉起时弹簧测力计的示数为　　N。
12．如图所示，粗糙斜面高度为h，长为s，用沿斜面向上的力把重为G的物体由斜面底端匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力的大小为F，则物体在运动的过程中受到的摩擦力大小为　　。（用题目中已知量的符号表示）
13．如图甲所示，一块质量为0.4kg的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，在竖直方向上拉力F的作用下向上运动，做功为7.2J，铁块运动的速度v与t的关系图象如图乙所示。则拉力F=　　N
铁块受到的摩擦力为　　N，（取g=10N/kg）
　
三．计算题（共5小题）
14．如图所示，一个重为50N的物体，以某一速度滑上水平传送带，在摩擦力的作用下，自A点开始一直做减速运动直至B点，已知AB间的距离为2m，物体所受的滑动摩擦力大小为物体所受弹力大小的0.3倍。求：
（1）物体运动过程中所受摩擦力的大小Ff。
（2）物体克服摩擦力Ff做的功。
15．
“六一”儿童节，小明一家去公园游玩，乘坐了一种新型电动船，该船整体质量为100kg，船上人的总质量为240kg。（g取10N/kg）求：
（1）该船和人受到的总重力；
（2）船载上人后，受到的浮力大小；
（3）若船以2m/s的速度在水中匀速行驶时，受到水的阻力为900N，求5min内船克服阻力做的功。
16．每周五的下午放学后，我们班都要进行卫生大扫除，男同学负责提水。一桶水连桶质量共10kg，求：
（1）若提水距离为12m，用时15s，该同学的行进速度；
（2）提水时手的受力面积为0.8×10﹣3m2，提水时手受到的压强；
（3）质量为50kg的同学将一桶水从一楼提到三楼，楼层高3m，他一共做了多少J的功？（g=10N/kg）
17．一辆汽车在平直公路上匀速行驶160m，在此过程中，汽车牵引力做功8.0×104J，这辆汽车的牵引力有多大？
18．如图所示物体在拉力F的作用下沿粗糙的斜面做匀速直线运动，斜面的长为S，高为h，试解答一下问题：
（1）作出物体还受到其它力的示意图
（2）请利用功和能的知识证明物体受到的拉力F大于物体在斜面受到的摩擦力f
　
2021-2022学年浙教版科学功的计算及其计算的应用
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．解：小车是在水平方向上移动，而拉力与水平方向有夹角，所以拉力的功不能直接用力乘以距离，只有知道夹角才可求出，所以拉力的功因条件不足无法求出；
故选：D。
　
2．解：做功之比：===2：1；
功率之比：====1：1；
故ABD错误，C正确；
故选：C。
　
3．解：杠铃的重力：
G=mg=186kg×10N/kg=1860N，
李雯雯的身高约为1.6m；
在挺举过程中把杠铃举高的高度等于人的身高加上高出头顶的手臂长度再减去杠铃的半径，
则把杠铃举高的高度约为：
h=1.6m+0.3m﹣0.2m=1.7m，
在挺举过程中对杠铃做的功：
W=Gh=1860N×1.7m=3162J，与C选项数值接近。
故选：C。
　
4．解：①在浸没前，物体下降过程中排开水的体积变大，所以浮力逐渐变大；当物体浸没后排开水的体积不变，根据F浮=ρ液gV排可知浮力不变；由图可知当h=2m时浮力不变，所以构件此时恰好浸没在江水中；故①错误；
②当h=2m时，构件恰好浸没在江水中，则正方体构件的边长为2m，
则排开水的体积V排=V=（2m）3=8m3，
构件所受的浮力：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N，故②正确；
③当h=3m时，构件底部所处的深度为3m，
则受到江水的压强：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa，故③错误；
④h=0时，构件受到钢绳的拉力为：F拉1=G=3×103kg/m3×10N/kg×8m3=2.4×105N，
当h=2m时，由于构件已经浸没在江水中，构件受到钢绳的拉力：
F拉2=G﹣F浮=2.4×105N﹣8×104N=1.6×105N，
所以，在＜h≤2m时，则拉力做功W1=F拉平h1=（F拉1+F拉2）=（2.4×105N+1.6×105N）×2m=4×105J；
当2m＜h≤4m时，由于构件已经浸没在江水中，构件受到钢绳的拉力：
则拉力做功W2=F拉2h2=1.6×105N×2m=3.2×105J．
所以W=W1+W2=4×105J+3.2×105J=7.2×105J．故④错误．
综上可知，只有②正确．
故选：B．
　
5．解：子弹在枪膛中在火药爆炸产生气体的推力作用下运动的距离为枪膛长度，推力F=500N，距离s=20cm=0.2m，
气体对子弹所做的功：
W=Fs=500N×0.2m=100J；
故选：C。
　
6．解：A、刹车前，汽车的轮胎与地面之间有相对运动，则汽车受到了摩擦力的作用，故A错误；
B、刹车后，由于汽车具有惯性，它会继续向前运动一段距离，此时牵引力为零，所以牵引力做功为0，故B正确；
C、惯性的大小只与物体的质量有关；刹车后，汽车的质量不变，其惯性不变，故C错误；
D、刹车后，由于摩擦力的作用，汽车的速度越来越小（处于非平衡状态），所以汽车受力不平衡，故D错误。
故选：B。
　
7．解：A、由图知，从a处到b处下降的高度：h=60cm=0.6m，
小球的重力做功：W=Gh=mgh=40×10﹣3kg×10N/kg×0.6m=0.24J，故A正确；
B、小球在c点时还会继续向左运动，此时的速度不为零，故动能不为零，故B错误；
C、在a处小球静止，动能为0，重力势能Ea=mgha=40×10﹣3kg×10N/kg×0.6m=0.24J；
由题知，在d处小球静止，动能为0，重力势能Ed=mghd=40×10﹣3kg×10N/kg×0.2m=0.08J；
小球克服导轨摩擦损失的机械能：△E=Ea﹣Ed=0.24J﹣0.08J=0.16J，故C正确；
D、从b到c的过程中，小球克服导轨的摩擦会损失一部分机械能；在上升过程中，小球的质量不变，高度增大、速度减小，重力势能增大、动能减小，则小球的一部分动能转化为势能，故D正确。
故选：B。
　
二．填空题（共6小题）
8．解：（1）一切物体都有惯性，用10N的推力，将桌面上重20N的物体由A处水平推动1m到达B处后，停止推动，物体由于惯性继续向前运动了0.2m；
（2）物体在10N的推力作用下前进的距离是1m，由于惯性前进的0.2m没有推力的作用，所以这0.2m的距离推力没有做功；所以推力做功：W推=FS=10N×1m=10J。
物体在竖直方向移动了0.8m，因此重力做的功为W=Gh=20N×0.8m=16J。
故答案为：惯性；10；16。
　
9．解：（1）由图乙的v﹣t图象可知，在0～3s内物体的速度为0，处于静止状态，则第2秒末时物体的运动状态为静止；
[（2）由图乙的F﹣t图象可知，第6s末到第8s末，物体受到的推力F=4N；
由v﹣t图象可知，第6s末到第8s末，物体做匀速直线运动的速度v=2m/s，
这2s内物体移动的距离：s=vt=2m/s×2s=4m，
则第6秒末到第8秒末，推力F所做的功：W=Fs=4N×4m=16J。
故答案为：静止；16。
　
10．解：抛出去的实心球离开手后继续在空中飞行，是因为实心球具有惯性，仍要保持原来的运动状态。
不计空气阻力，实心球在空中飞行的过程中只受重力的作用，
已知球最高点距地面3m，则可知实心球的下落高度为3m，
整个过程中重力做的功：W=Gh=20N×3m=60J。
故答案为：惯性；60。
　
11．解：（1）由乙图可知，在B端离地0.8m处时，A离地面，
因为W=Gh，
所以金属棒的重力G===5N，
（2）由于拉力始终竖直向上，由杠杆的平衡条件可知，拉力不变（动力臂与阻力臂之比不变）。
由图乙可知拉力F1===4N；
由杠杆平衡条件得，
重心到A端的距离d==0.64m。
（3）由图甲可知，当B端离地0.8m时，A端刚离地，所以金属棒长0.8米；
将A端拉起，根据杠杆平衡条件：F×0.8m=5N×（0.8m﹣0.64m）
F=1N。
答：（1）金属棒的重力G为5N；
（2）金属棒的重心到A端的距离d为0.64m；
（3）A端刚好被拉起时弹簧测力计的示数为1N。
　
12．解：拉力所做的总功：
W总=Fs，
拉力所做的有用功：
W有=Gh，
因总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，
所以，W额=W总﹣W有=Fs﹣Gh，
物体在运动的过程中受到的摩擦力：
f===F﹣。
故答案为：F﹣。
　
13．解：由乙图可知，铁块在竖直方向上运动时，速度保持不变，所以铁块做匀速直线运动，铁块受到平衡力的作用。
（1）由图知，铁块运动的时间t=6s，v=0.2m/s，
由v=得运动距离：s=vt=0.2m/s×6s=1.2m，
由W=Fs得拉力：F===6N；
（2）铁块的重力：G=mg=0.4kg×10N/kg=4N，
铁块在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，根据平衡力的特点可得，F=G+f，
所以铁块受到摩擦力大小：f=F﹣G=6N﹣4N=2N。
故答案为：6；2。
　
三．计算题（共5小题）
14．解：（1）物体运动过程中，在竖直方向上受到的重力和支持力（弹力）是一对平衡力，则支持力（弹力）为FN=G=50N；
物体运动过程中所受摩擦力为：
Ff=0.3FN=0.3×50N=15N；
（2）物体克服摩擦力Ff做的功为：
W=Ffs=15N×2m=30J。
答：（1）物体运动过程中所受摩擦力的大小Ff为15N。
（2）物体克服摩擦力Ff做的功为30J。
　
15．解：（1）船和人受到的总重力为：G=m总g=（m船+m人）g=（100kg+240kg）×10N/kg=3400N；
（2）船载上人后处于漂浮状态，由物体的漂浮条件F浮=G物可知，船受到的浮力：F浮=G=3400N；
（3）由v=得，
船运动的距离为：S=vt=2m/s×300s=600m，
船克服阻力做的功为：W=FS=900N×600m=5.4×105J。
答：（1）该船与人受到的总重力为3400N；
（2）船载上人后，受到的浮力为3400N；
（3）5min内船克服阻力做的功是5.4×105J。
　
16．解：（1）同学的行进速度：
v===0.8m/s，
（2）提水时手受到的压力：
F=G=mg=10kg×10N/kg=100N，
手受到的压强：
p===1.25×105Pa；
（3）同学做的总功：
W总=G总h=（m通水+m人）gh=（10kg+50kg）×10N/kg×6m=3600J；
答：（1）若提水距离为12m，用时15s，该同学的行进速度是0.8m/s；
（2）提水时手的受力面积为0.8×10﹣3m2，提水时手受到的压强是1.25×105Pa；
（3）质量为50kg的同学将一桶水从一楼提到三楼，楼层高3m，他一共做了3600J的功。
　
17．解：由题知，牵引力所做的功：W=8.0×104J，汽车行驶路程：s=160m，
由W=Fs可得，牵引力：
F===500N。
答：汽车的牵引力为500N。
　
18．解：（1）对物体受力分析可知，物体除受到拉力的作用外，还受到竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力F支，由于物体在拉力F的作用下沿粗糙的斜面向上运动，故物体还受到平行于斜面向下的摩擦力f；
这3个力的作用点都可以画在物体的重心上，如图所示：
（2）证明：
因为W总=Fs，W有用=Gh，W额外=fs，
由W总=W有用+W额外可得：Fs=Gh+fs，
则可知Fs＞fs，
所以F＞f。