4.1功 学科素养提升练-2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册（word含答案）

4.1功 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，绷紧的水平传送带，始终保持v1=4m/s的恒定速率逆时针方向运行，小墨块（可视为质点）与传送带之间的动摩擦因数，A、B间的距离为3 m，小墨块以水平向右的初速度v2 = 3m/s从力处滑上传送帯，直至离开传送带的过程中，g取10 m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．小墨块能到达B处
B．小墨块离开传送带的速度为4m/s
C．小墨块受到的摩擦力所做的功为零
D．小墨块在传送带上留下的摩擦痕迹长度为7.5m
2．下列物理量中属于矢量的是（　　）
A．时间 B．力 C．功 D．质量
3．如图所示，小球A、B、C分别套在光滑“T”型杆的水平杆MN和竖直杆OP上，小球A、B由轻弹簧相连，小球C由两根不可伸长的等长细线分别与小球A、B相连，水平杆MN可以绕竖直杆OP在水平面内转动，静止时，两绳与竖直杆夹角均为θ=37°，小球A、B间的距离x1=0.6，已知细线的长度l=0.5m，弹簧的劲度系数为8N/m，球A、B的质量mA=mB=0.4kg，球C的质量mC=0.32kg，三个小球均可视为质点，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则下列选项中正确的是（　　）
A．系统静止时，弹簧对A的弹力大小N
B．弹簧原长为0.9m
C．使水平杆MN匀速转动，若稳定时细线AC与MN杆的夹角为37°，则MN杆转动的角速度为
D．系统由静止开始转动至细线AC与MN杆夹角为37°，此过程中弹簧对球A、B一直做负功
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，力F2做功8 J，则力F1、F2的合力对物体做功为（　　）
A．10 J B．14 J C．2 J D．－2 J
5．下列有关物理史实和事实正确的是（　　）
A．力学单位制的基本单位包括米、牛顿、秒
B．物体做曲线运动时，加速度一定不为零，但可以恒定
C．牛顿通过扭秤实验测出万有引力常量G
D．一对作用力与反作用力不可能都做正功
6．如图所示，力F大小相等，物体沿水平面向右运动相同的位移，下列情况下F做功最多的是（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示，质量为m的小车在与竖直方向成角的恒定拉力F的作用下，沿水平地面向左运动一段距离l，在此过程中，小车受到的阻力大小恒为f；则（　　）
A．拉力对小车做功为Fl B．支持力对小车做功为零
C．阻力对小车做功为f l D．重力对小车做功为mgl
8．某同学沿水平路面行走，脚不打滑，则关于该同学所受外力及外力做功的下列说法正确的是（　　）
A．路面对该同学的摩擦力是滑动摩擦力，做负功
B．路面对该同学的摩擦力是静摩擦力，做正功
C．路面对该同学的支持力是弹力，做正功
D．该同学所受重力对该同学不做功
9．如图所示，滑块A和滑块B叠放在一起沿固定的光滑斜面从静止开始加速下滑，滑块A和滑块B相对静止。则在A、B一起沿斜面下滑的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．B对A的支持力不做功
B．A、B接触面可能粗糙，也可能光滑
C．A对B的摩擦力方向沿斜面向上
D．B对A的作用力方向垂直斜面向上
10．力F对物体所做的功可由公式求得。但用这个公式求功是有条件的，即力F必须是恒力。而实际问题中，有很多情况是变力在对物体做功。那么，用这个公式不能直接求变力的功，我们就需要通过其他的一些方法来求解力F所做的功。如图，对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中若F大小不变，物块从A到C过程中力F做的为
B．乙图中，全过程中F做的总功为108J
C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，小球从A运动到B过程中空气阻力做的功
D．图丁中，F始终保持水平，无论是F缓慢将小球从P拉到Q，还是F为恒力将小球从P拉到Q，F做的功都是
11．如图所示，物体在斜向上的拉力F作用下，沿粗糙水平面向右匀速运动。下列关于各力对物体做功的说法，正确的是（　　）
A．重力做正功 B．支持力做正功
C．拉力做负功 D．摩擦力做负功
12．合肥随步辐射装置（简称）是我国第一台以真空紫外和软射线为主的专用同步辐射光源。如图所示为该装置中能量为的电子直线加速器。若用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（　　）
A． B． C． D．
13．如图所示，物体在斜向下的推力F作用下，沿粗糙水平面向右运动，关于各力对物体做功的情况，下列说法正确的是（　　）
A．重力做正功
B．推力做正功
C．摩擦力做负功
D．支持力做负功
14．举重运动是我国多次在世界级大赛中摘金夺银的传统强项。在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一段时间才能被视为成功，下列说法中正确的是（　　）
A．向上举起的过程中，运动员对杠铃做功
B．向上举起的过程中，运动员对杠铃不做功
C．举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃做功
D．举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃没有做功
15．下述说法中正确的是（　　）
A．力越大，位移越大，做功就越多
B．力很大，位移很大，这个力的功可能为零
C．力的方向与运动方向相同时，功就等于这个力与位移大小的乘积
D．力很大，位移很大，这个力做的功一定很大
二、解答题
16．如图所示，一个质量为m＝2 kg的物体受到水平方向的推力F＝10 N的作用，在水平地面上从静止开始移动了距离s＝2 m。求：推力F对物体做的功。
17．如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图，电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来，当夯杆底端刚到达坑口时，两个滚轮彼此分开，将夯杆释放，夯杆在自身重力作用下，落回深坑，夯实坑底。然后两个滚轮再次压紧，夯杆被提上来，如此周而复始（夯杆被滚轮提升过程中，经历匀加速和匀速运动过程）。已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4m/s，滚轮对夯杆的正压力FN=2×104N，滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3，夯杆质量m=1×103kg，坑深h=6.4m，假定在打夯的过程中坑的深度变化不大，取g=10m/s2。求：
（1）夯杆被滚轮带动加速上升的过程中，加速度的大小；并在给出的坐标图中定性画出夯杆在一个打夯周期内速度v随时间t变化的图象；
（2）每个打夯周期中，电动机对夯杆做的功；
（3）每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量。
参考答案
1．C
【详解】
AB．小墨块向右减速运动时的加速度
小墨块向右减速的时间
解得
小墨块从左端滑上传送带一直做匀减速运动，速度减为0的位移
解得
小墨块不能到达B处
当速度减为0后，小墨块向左做匀加速运动，离开传送带的位移即为加速运动的位移，也等于向右减速的位移，加速度大小不变，则离开的速度为3 m/s，AB错误；
C．小墨块向右减速运动时摩擦力做负功，小墨块向左加速运动时摩擦力做正功，小墨块加速运动与减速运动位移相同，摩擦力大小相等，则小墨块受到的摩擦力所做的功为零，C正确；
D．小墨块从左端滑上传送带一直做匀减速运动，速度减为0时，传送带的位移
墨块和传送带的相对滑动的距离为
大于传送带的整个长度6m，即小墨块在传送带上留下的摩擦痕迹长度为6m，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
ACD．标量为只有大小，没有方向的物理量，时间、功、质量都是标量，ACD错误；
B．矢量为既有大小又有方向的物理量，力是矢量，B正确。
故选B。
3．C
【详解】
A．对小球C受力分析，有
对小球A受力分析，
有
得
故A错误；
B．由胡克定律得
解得
故B错误；
C．当细线AC与MN杆的夹角时，根据对称性可知此时弹簧的长度
即
弹簧的弹力
研究小球C，有
研究小球A，有
代入数据解得
故C正确；
D．系统由静止开始转动至细线AC与MN杆的夹角为过程弹簧先为压缩状态后为拉伸状态，所以先做正功后做负功。故D错误；
故选C。
4．B
【详解】
力F1、F2的合力对物体做功
ACD错误，B正确。
故选B。
5．B
【详解】
A．力学单位制的基本单位是米、秒、千克，故A错误；
B．物体做曲线运动时，加速度一定不为零，但可以恒定也可以不恒定，如平抛运动加速度恒定，圆周运动加速度不恒定，故B正确；
C．万有引力常量G是由卡文迪许通过扭秤实验测出的，故C错误；
D．一对作用力与反作用力的做功情况，是没有必然关系的，可以都做正功，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】
根据功的定义
由于力的大小相等，位移相等，力与位移的夹角越小，做功越多，与是否有摩擦力无关，因此A做功最多。
故选A。
7．B
【详解】
A．拉力对小车做功为
A错误；
B．在支持力方向小车没有位移，则支持力对小车做功为零，B正确；
C．阻力对小车做功为 ，C错误；
D．在重力方向小车没有位移，则重力对小车做功为零，D错误。
故选B。
8．D
【详解】
AB．路面对该同学的摩擦力是静摩擦力，因为在该力的方向上脚没有位移，可知该摩擦力对人不做功，选项AB错误；
C．路面对该同学的支持力是弹力，该弹力无位移，可知不做功，选项C错误；
D．该同学所受重力对该同学不做功，选项D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．B对A的支持力竖直向上，A和B是一起沿着斜面下滑的，所以B对A的支持力与运动方向之间的夹角大于90°，所以B对A的支持力做负功，故A错误；
BC．加速度沿斜面向下，所以B对A的摩擦力是沿着水平面向左的，A对B的摩擦力水平面向右，A、B接触面一定粗糙，故BC错误；
D．以A、B整体为研究对象，应用牛顿第二定律得
a=gsinθ
隔离A分析，如图所示
则有
mgsinθ+fcosθ-Nsinθ=ma
fcosθ=Nsinθ
f与N的合力沿+y方向，即B对A的作用力方向与斜面垂直向上，故D正确；
故选D。
10．A
【详解】
A．因沿着同一根绳做功的功率相等，则力对绳做的功等于绳对物体做的功，则物块从A到C过程中力F做的为，故A正确；
B．乙图的面积代表功，则全过程中F做的总功为
故B错误；
C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，可用微元法得小球从A运动到B过程中空气阻力做的功为
故C错误；
D．图丁中，F始终保持水平，当F为恒力时将小球从P拉到Q，F做的功是
而F缓慢将小球从P拉到Q，F为水平方向的变力，F做的功不能用力乘以位移计算，故D错误；
故选A。
11．D
【详解】
物体在重力和支持力方向上没有位移，所以重力和支持力不做功，拉力与位移方向的夹角为锐角，所以拉力做正功，摩擦力与位移方向的相反，所以摩擦力做负功，故D正确，ABC错误。
故选D。
12．B
【详解】
故ACD错误，B正确。
故选B。
13．BC
【详解】
A．重力方向上没有运动的位移，所以重力不做功，故A错误；
B．推力在水平向右的方向上有分力，物体向右运动，所以推力做正功，故B正确；
C．物体向右运动，摩擦力向左，所以摩擦力做负功，故C正确；
D．支持力竖直向上，物体竖直方向上没有运动的位移，所以支持力不做功，故D错误。
故选BC。
14．AD
【详解】
AB．向上举起的过程中，运动员对杠铃有向上的作用力，运动员对杠铃做正功，故A正确，B错误；
CD．举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃有向上的作用力，但杠铃没有位移，因此运动员对杠铃不做功，故C错误，D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
A．力对物体做功的多少与力和在力的方向上通过的位移的乘积有关，即
A错误；
BD．当力与位移方向垂直时，力很大，位移很大，这个力的功一定为零， B正确D错误；
C．力对物体做功的多少与力和在力的方向上通过的位移的乘积有关，即
力的方向与运动方向相同时，夹角为零，则功就等于这个力与位移大小的乘积，C正确。
故选BC。
16．20J
【详解】
推力F对物体做功为
17．（1）2m/s2，；（2）7.2×104J；（3）4.8×104J
【分析】
（1）夯杆底端刚到达坑口的运动过程中，先做匀加速直线运动，当速度达到滚轮的线速度时，做匀速直线运动，到达坑口后，做竖直上抛运动；根据牛顿第二定律求解加速度，根据运动学公式求解速度；
（2）夯杆先受到滑动摩擦力，然后受静摩擦力，电动机对夯杆所做的功等于摩擦力做的功；
（3）求出在每个周期内滚轮与夯杆间的相对位移，从而根据求出因摩擦产生的热量。
【详解】
（1）夯杆加速上升阶段：加速度
解得
夯杆在一个运动周期内v﹣t图象如图所示
（2）夯杆加速上升的高度
在加速上升阶段，电动机对夯杆做的功
夯杆匀速上升阶段上升高度
电动机对夯杆做的功
每个打夯周期中，电动机对夯杆所做的功
（3）夯杆加速上升的时间
滚轮边缘转过的距离是
相对夯杆的位移是
摩擦产生的热量
代入数据