3.3机械能（功的基本概念及大小比较） 同步练习（含解析）

2021-2022学年浙教版科学功的基本概念及大小比较
一．选择题（共7小题）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．若要对物体做功，则一定要对物体施加力
B．物体移动的距离越多，做的功越多
C．对物体作用的力越大，做的功越多
D．有力对物体做功，物体一定做变速运动
2．体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小，需要知道的物理量是（　　）
A．爬杆的速度
B．爬杆的时间
C．两人的体重
D．杆的具体高度
3．将你的文具盒或直尺的一端抬起形成一个斜面，把你的橡皮放在斜面的顶端如图所示，改变斜面的倾角，由静止释放后的橡皮沿斜面下滑，对应橡皮的下滑过程，下列说法正确的是（　　）
A．橡皮所受支持力做了功
B．橡皮的机械能增加了
C．橡皮的内能增加了
D．橡皮的动能不变
4．伽利略通过科学推理，认为：如果一切接触面都是光滑的，一个钢珠从斜面的某一高度A处静止滚下，由于只受重力，没有阻力产生能量损耗，那么它必定到达另一斜面的同一高度，如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况。金属小球从光滑轨道中的A点处由静止滑下，经过B点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动。若不计空气阻力，则下列说法中不正确的是（　　）
A．小球到达D点时的机械能大于它到达B点时的机械能
B．小球到达C点时，它的动能最大，重力势能最小
C．小球从A点加速下滑时，重力对它做了功
D．如果斜面变成水平面，则小球找不到同样的高度而会一直保持一种运动状态，永远运动下去
5．如图所示，一小钢球从光滑固定斜面的A点静止释放，相继经过B、C两点，AB=BC，则下列分析正确的是（忽略空气阻力的影响）（　　）
A．小钢球下滑过程中机械能的总量一直增大
B．小钢球在AB，BC两段内运动的平均速度相等
C．小钢球所受重力在AB，BC两段内做功相等
D．在A，B，C三点中，小钢球在A点具有的动能最大
6．如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象。下列说法正确的是（　　）
A．木块第一次做功较少
B．木块第一次的动能较大
C．木块第二次做功较快
D．木块第二次受到的摩擦力较大
7．小金用水平拉力F将一物体在草地上匀速移动了一段距离，所做的功为W1，后用同样大小的水平拉力F将该物体在水泥地上加速移动了同样的距离，所做的功为W2，则（　　）
A．W1=W2
B．W1＜W2
C．W1＞W2
D．无法比较
　
二．填空题（共7小题）
8．做功包含两个必要因素：一是作用在物体上的　　；另一个是物体在　　的方向上移动的　　。
9．如图所示，在一次户外运动中，小明先后顺着竖直的杆和绳作上爬和下滑运动。
（1）小明沿杆下滑过程中，　　力对小明做功，小明重力势能减小。
（2）小明沿较粗糙的绳匀速下滑受到的摩擦力为f绳、沿杆匀速下滑受到的摩擦力为f杆，则，f绳　　f杆（选填“＞”，“=”，“＜”）。
（3）若小明沿杆向上爬，他受到的摩擦力的方向　　。
10．小华同学在如图所示的装置上拴一质量为m的小球，在细绳的拉力作用下做速度大小不变且半径为r的匀速圆周运动，则小球的运动状态　　（选填“有”或“没有”）改变；细绳的拉力对小球　　（选填“有”或“没有”）做功。
11．如下图所示的小球从A点由静止释放。它从A点向B点摆动的过程中，小球受到的重力对小球　　（选填“做功“或“不做功”），当小球运动到B点时。它受到的力是　　（选填“平衡“或“不平衡”）的。
12．如图所示，服务员送餐时若以服务员为参照物，则他手上的餐盘是　　的；当服务员托着餐盘从一楼厨房端上二楼的餐厅时，他对餐盘　　（选填“做了功”或“没做功”）。
13．如图所示，质量分布均匀的相同的两块砖平放在水平地面上，现分别用始终竖直向上的力F1和F2分别作用在ab和cd的中点，使它们缓慢的竖直起来，且砖不在地面上滑动，当砖的边ab、cd刚离开地面时F1　　F2（选填“＞”、“＜”或“=”）。当两块砖抬高至竖直位置时，F1、F2做功的大小分别为W1、W2，则W1　　W2（选填“＞”、“＜”或“=”）。
14．将规格相同的红砖从一楼搬到三楼，搬的砖数越多，做的功越　　；将同样多的砖从一楼搬到三楼比一楼搬到四楼做的功　　。（上楼时，运动速度不变）
　
三．实验探究题（共1小题）
15．如图所示，在“测量利用斜面提升物体所做的功”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动重为G的小车至h高度处，记录了如下三次实验数据。
根据表格中的数据可知：
实验序号
小车的重力G/N
斜面的高度h/cm
沿斜面向上的拉力F/N
斜面的长度s/cm
1
10
20
5.5
100
2
10
40
7.0
100
3
10
60
8.5
100
（1）在第一次实验中，拉力做功为　　J。
（2）比较三次实验数据，使用斜面时，　　（能/不能）省力。
（3）比较三次实验数据，使用斜面时，　　（能/不能）省功。
　
四．解答题（共6小题）
16．如图是南昌动物园顽皮的小猴子抓着藤条荡秋千的情景，当小猴子由最低点O自由摆动到最高点A的过程中，不计空气阻力，请回答下列问题：
（1）在小猴子上升的过程中，拉力是否做功？小猴的机械能如何变化？
（2）小猴运动到最高点A时，若所有力突然消失，小猴子将处于何种运动状态？请说明理由。
17．下列说法属于正确的是　　
A．用力推放在地面上的物体，物体虽然没动，但推力做了功
B．用竖直向上的力提着物体，使它沿水平方向移动一段距离，提物体的力做了功
C．物体从空中下落时，重力对物体做了功。
18．起重机吊臂将混凝土板从地面的A点吊起，上升到B点后，又平移到C点。在这个过程中，起重机吊臂的拉力一直都在做功吗？为什么？
19．如图，用力将物体M分别沿A、B两个斜面从底端拉到顶端若斜面光滑，沿斜面A拉上去所做的功为WA，沿斜面B拉上去所做的功为WB，则WA　　WB．（填“＞”、“＜”或“=”）
20．用手推一下水平桌面上的木块，木块离开手时的速度越大，木块从运动到静止所通过的距离就越长。请从功和能的角度解释这个现象。
21．如图所示，斜面高为h=1m，长为L=3m，若不计摩擦，工人需用　　的力可将重为600N的箱子推到车上。使用斜面　　（能或不能）省功。
　
2021-2022学年浙教版科学功的基本概念及大小比较
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共7小题）
1．解：A、若要对物体做功，一是要对物体施加力，二是物体在力的方向上通过一定的距离，故A正确；
BC、对物体做功的大小，由对物体施加力的大小和在力的方向上移动的距离决定，只知道力的大小、距离的大小，不能确定功的大小，故BC错；
D、人拉着小车在水平路面上匀速运动，拉力对小车做功，故D错。
故选：A。
　
2．解：由W=Gh可知做功的多少与他们的体重和爬杆的高度有关，
题中所给的条件是他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端，即他们爬杆的高度相等，
那么需要知道的物理量就是两人的体重，
故选：C。
　
3．解：A、因为没有在支持力方向上移动距离，所以橡皮所受支持力没有做功，故A错误；
B、运动中需要克服摩擦力做功，所以过程中机械能减小了，故B错误；
C、橡皮沿斜面下滑，克服摩擦做功，橡皮的内能增加了，故C正确；
D、橡皮质量不变，速度增大，动能增大，故D错误。
故选：C。
　
4．解：A、小球在运动的过程中，不受阻力，机械能守恒，小球到达D点时的机械能等于它到达
B
点时的机械能，故A错误；
B、小球到达C点时，C点的高度是最低的，重力势能最小，由于不计空气阻力，机械能守恒，减小的重力势能全部转化为动能，小球在C的速度是最大的，它的动能最大，故B正确；
C、小球从A点加速下滑时，小球在重力的方向上通过了距离，所以重力对它做了功，故C正确；
D、如果斜面变成水平面，水平面光滑，不受阻力，则小球会做匀速直线运动，永远运动下去，故D正确。
故选：A。
　
5．解：A、斜面光滑，忽略空气阻力的影响，整个过程能量守恒，小钢球具有的机械能不变，故A错误；
B、小钢球从A处由静止滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大（速度越来越大），动能增大，故B错误；
C、AB、BC两段的高度相等，因此减少的重力势能相等，故小钢球所受重力在AB、BC两段内做功相等，故C正确；
D、在A，B，C三点中，小钢球在A点具有的重力势能最大，在C点具有的动能最大，故D错误。
故选：C。
　
6．解：D、由木块运动的s﹣t图象可知，两条图线都是过原点的倾斜直线，说明木块两次都是做匀速直线运动，
因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与速度无关，
所以，木块两次受到的摩擦力大小相等，故D错误；
A、因木块做匀速直线运动时，处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力大小相等，
所以，木块两次受到的拉力相等，
由题意可知，两木块滑动相同的距离，由W=Fs可知，两次拉力做的功相同，故A错误；
B、如下图所示：通过相同的距离，第1次所用时间较短，
根据v=可知，第一次速度较大，
物体的质量不变，因第一次速度较大，所以第一次木块的动能较大，故B正确。
C、因第一次木块的速度较大，由P===Fv可知，第一次拉力做功的功率较大，即第一次做功较快，故C错误。
故选：B。
　
7．解：沿草地和水泥地面移动的距离s相同，拉力F大小相同，根据功的公式W=Fs可知，两次拉力做功一样多，所以A正确。
故选：A。
　
二．填空题（共7小题）
8．解：做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上移动了距离。
故答案为：力；力；距离。
　
9．解：（1）重力的方向是竖直向下的，所以小明沿杆下滑过程中，受到重力的作用，且沿着竖直向下的方向移动了一段距离，所以重力做了功；
（2）小明在沿绳或杆匀速下滑时，受到的是竖直向下的重力G（G=mg=50kg×10N/kg=500N）和竖直向上的摩擦力f；
由题意可知，小明始终是匀速下滑，处于平衡状态，所以，摩擦力与重力是一对平衡力，大小均与重力相同。因此f绳=f杆；
（3）小明沿杆匀速向上爬，此时其重力仍与摩擦力是一对平衡力，人此时的运动趋势是向下的，所以此处摩擦力方向为竖直向上。
故答案为：（1）重；（2）=；（3）竖直向上。
　
10．解：（1）由图可知，在细绳的拉力作用下，小球做匀速圆周运动，其速度不变，但方向不停变化，因此运动状态改变；
（2）由图知，细绳对小球的拉力方向与小球的运动方向始终垂直，小球没有在拉力的方向上移动距离，故细绳对小球的拉力不做功。
故答案为：有；没有。
　
11．解：如图，小球从A点向B点摆动的过程中，小球在重力的方向上通过了距离，因此它受到的重力对小球做了功；
当小球运动到B点时，既不是静止状态，也不是匀速直线运动状态，即不处于平衡状态，所以它受到的力是不平衡的。
故答案为：做功；不平衡。
　
12解：（1）服务员送餐时若以服务员为参照物，则他手上的餐盘相对他位置不变，所以餐盘是静止的；
（2）服务员托着餐盘时，对餐盘有竖直向上的力，从一楼厨房端上二楼的餐厅时，餐盘在力的方向上通过了一定距离，所以他对餐盘做了功。
故答案为：静止；做了功。
　
13．解：（1）左图以与地面接触的下边为支点转动，F1克服砖的重力才能将砖抬起，
根据杠杆的平衡条件可得：F1×cd=G×cd，解得F1=G；
右图以与地面接触的下边为支点转动，根据杠杆的平衡条件可得：F2×ab=G×ab，解得F2=G，
所以F1=F2；
（2）在ab或cd边不断抬高的过程中，动力臂始终等于阻力臂的2倍，
所以动力臂与阻力臂的比值不变，砖的重力不变，由杠杆的平衡条件可知，在ab或cd不断抬高的过程中，动力的大小不变，即F1始终等于F2；
由cd＞ab可知，第一拉力移动的距离大，
由W=Fh可得，两次拉力做功的关系为W1＞W2。
故答案为：=；＞。
　
14．解：将规格相同的红砖从一楼搬到三楼，上升的高度相等，搬的砖数越多，砖的总重力越大，根据W=Gh可知，此时做的功越多；
将同样多的砖从一楼搬到三楼与从一楼搬到四楼相比，砖的总重力相等，从一楼搬到三楼上升的高度较小，根据W=Gh可知，将同样多的砖从一楼搬到三楼做的功较少。
故答案为：多；少。
　
三．实验探究题（共1小题）
15．解：（1）由表中第一次实验数据，在第一次实验中，拉力做功为：
W=Fs=5.5N×1m=5.5J；
（2）比较三次实验数据，物体的重力相同，小车的重力都为10N，但拉力都小于重力，故使用斜面时，能省力；
（3）第1次实验中，克服重力做的有用功：
W′=Gh=10N×0.2m=2J；
使用斜面做的功W=5.5J，因W′＜W，同理第2、3次实验也有类似的结论，故比较三次实验数据，使用斜面时，不能省功。
故答案为：（1）5.5；
（2）能；
（3）不能。
　
四．解答题（共6小题）
16．答：（1）在小猴子上升的过程中，小猴子的运动方向与拉力的方向垂直，小猴子在拉力的方向上没有移动距离，所以拉力不做功；
不计空气阻力时，小猴子上升过程中动能转化为重力势能，小猴子的机械能没有转化为内能，机械能守恒，小猴的机械能不变；
（2）小猴运动到最高点时，瞬时静止，当所有力突然消失后，根据牛顿第一定律可知，小猴子将保持静止状态。
　
17．解：A、用力推放在地面上的物体，物体没动，在力的方向上没有移动距离，故推力不做功，选项A错误；
B、用竖直向上的力提着物体，使它沿水平方向移动一段距离，提物体的力是竖直向上的，而物体是在水平方向上移动距离，没有在力的方向上移动距离，故提物体的力没有做功，选项B错误；
C、物体从空中落下，重力竖直向下，竖直向下移动了距离，重力对物体做功。正确。
故答案为：C。
　
18．答：起重机吊臂的拉力不是一直都在做功。
起重机吊臂将混凝土板从地面的A点吊起，上升到B点的这个过程，起重机对混凝土板有竖直向上的拉力并且在这个力的方向上移动了一段距离，则起重机对混凝土板做了功；从B点平移到C点的过程，吊臂对混凝土板仍有竖直向上的拉力，但并没有在这个力的方向移动距离（拉力与移动方向垂直），所以此过程中吊臂对它不做功。
　
19．解：由题知，A和B是两个光滑的斜面，额外功为0，所以拉力在两斜面上做功相同，都等于克服物体的重力做的功，即WA=WB=Gh。
故答案为：=。
　
20．答：木块对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，所受摩擦力不变；木块的质量一定，离手时速度越大，木块的动能越大，能克服摩擦力做的功越多；根据W=Fs可知，F相同，做的功越多，则木块通过的路程就越长。
　
21．解：使用斜面若不计摩擦，根据功的原理可知：Gh=FL，
则推力F===200N；
根据功的原理可知，使用任何机械都不省功；小明使用斜面的目的是为了省力。
故答案是：200N；不能。