第三节 做功了吗
1 做功的判断
1.(2021常德)图1四幅图中所描述的力,对物体做了功的是 ( )
2.如图1所示是小张同学扔实心球的情景(包含四个过程),其中手对球做功的过程有 ( )
A.①和② B.①和③
C.②和④ D.③和④
2 比较做功的大小
3.(2021十堰)某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试,甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动,且v甲A.F甲F乙,W甲>W乙
C.F甲=F乙,W甲4.如图1所示,在粗糙程度相同的水平地面上,先用拉力F1将物体从A点拉到O点,再改用拉力F2将物体从O点拉到C点,其中lAO=lOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是 ( )
A.W1>W2 B.W1C.f1>f2 D.f15.如图1所示的三种场景中,拉力F1、F2、F3的大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是 ( )
A.W1=W2C.W23 功的估计与计算
6.小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里,他提鸡蛋的力做功最接近( )
A.9 J B.30 J
C.90 J D.300 J
7.(2021连云港)小明用20 N的水平推力,将重为150 N的购物车沿水平地面向前推动了10 m,在此过程中,推力对购物车做功 J,支持力对购物车做功 J。
8.若起重机将一个重为2×104 N的集装箱匀速提高5 m,则在这个过程中起重机的拉力做的功是 J;若起重机又将集装箱水平移动30 m,则在这个过程中起重机的拉力做的功为
J。
9.一个重为200 N的物体在大小不变的水平拉力作用下匀速前进了25 m,拉力撤去后,物体由于惯性又前进了10 m。在物体向前运动35 m的过程中拉力做的功为700 J,则水平拉力的大小为 N。
10.(2020咸宁)如图1甲、乙所示,质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的35%,则她上半身的重力约为 N。她在一段时间内做了40个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她在这段时间克服重力做的功约为
J。(g取10 N/kg)
11.如图1所示,已知物体A和动滑轮的总重为200 N,当物体A匀速上升1 m的高度时,绳子自由端移动的距离为 m,人对绳子的拉力为 N,拉力所做的功为 J。(不计绳重及摩擦)
12.如图1所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平地面以0.4 m/s的速度运动了2 s,弹簧测力计的示数为5 N,则拉力F做的功为 J。
13.(2020毕节)如图1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的关系及物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,则0~3 s内推力F的大小为 N,3~6 s内物体所受摩擦力的大小为 N,6~9 s内推力F对物体所做的功为 J。
14.步行是一种简易的健身运动,小华根据自己的腿长和步距画出了如图1所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50 kg,根据图中小华测量的有关数据,可计算出他每走一步克服重力所做的功为(g取10 N/kg) ( )
A.30 J B.300 J
C.25 J D.250 J
1.A 2.B
3.C [解析] (1)由于不计空气阻力,在水平方向上,甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f的作用,两辆汽车都做匀速直线运动,处于平衡状态,所以F甲=f甲,F乙=f乙;
甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动,两辆汽车对水平路面的压力相等,都等于汽车自身的重力;接触面的粗糙程度相同,所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等,即f甲=f乙,所以牵引力F甲=F乙;
(2)因为v=,v甲根据W=Fs可知,W甲4.B [解析] 由于物体对水平地面的压力大小不变,各段的粗糙程度相同,则物体运动时受到摩擦力的大小相同,即f1=f2,故C、D错误;由图可知,AO段,物体在相同时间内运动的距离相同,说明物体做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,拉力F1=f;OC段,物体在相同时间内运动的距离增大,说明物体做加速直线运动,则拉力F2>f=F1;由于F2>F1,sAO=sOB,根据W=Fs可知,拉力做的功W15.A [解析] 第一幅图中的滑轮为定滑轮,它不省力,不省距离,则拉力移动的距离等于物体移动的距离s,故拉力做的功为W1=F1s;第二幅图中,拉力移动的距离也等于物体移动的距离s,故拉力做的功为W2=F2s;第三幅图中的滑轮为动滑轮,可以省一半力,但费距离,则拉力移动的距离为2s,故拉力做的功为W3=F3×2s;已知F1、F2、F3的大小相等,则W1=W26.C [解析] 由于托起两个鸡蛋的力大约为1 N,则提30个鸡蛋的力大约为F= N=15 N;每层楼的高度大约为3 m,则他实际爬楼的高度:h=2×3 m=6 m;故他提鸡蛋的力做的功约为W=
Fh=15 N×6 m=90 J,故C正确。
7.200 0 [解析] 推力对购物车做功:W=Fs=20 N×10 m=200 J;购物车在支持力的方向上没有通过距离,支持力对购物车做功为零。
8.1×105 0
[解析] 起重机将集装箱匀速提高时,拉力为F=G=2×104 N,则这个过程中起重机的拉力做的功:W=Fs=2×104 N×5 m=1×105 J;起重机又将集装箱水平移动30 m,集装箱在拉力的方向上没有通过距离,则这个过程中起重机的拉力不做功,即做的功为0 J。
9.28 [解析] 由题意可知,物体由于惯性前进10 m的过程中,拉力没有对物体做功,则物体在拉力作用下前进25 m的过程中,拉力做的功为700 J,故水平拉力的大小为F= ==28 N。
10.175 2100
[解析] 该同学的重力:G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,她上半身的重力:G上=35%G=35%×
500 N=175 N;做一次仰卧起坐克服重力做的功: W=G上h=175 N×0.3 m=52.5 J,做40个仰卧起坐克服重力做的功:W'=40×W=40×52.5 J=2100 J。
11.2 100 200
[解析] 绳子自由端移动的距离:s=nh=2×1 m=2 m,人对绳子的拉力:F= (GA+G动)=×
200 N=100 N,拉力所做的功:W=Fs=100 N×2 m=200 J。
12.8
[解析] 图中使用的是动滑轮,拉力F的大小等于弹簧测力计的示数,F=5 N,拉力移动的距离:s=2s物=2v物t=2×0.4 m/s×2 s=1.6 m,拉力做的功:W=Fs=5 N×1.6 m=8 J。
13.2 4 24
[解析] (1)由图乙可知,0~3 s内物体相对于水平地面没有发生运动,处于静止状态;由F-t图像可知,此时物体受到的推力F=2 N。
(2)由v-t图像可知,6~9 s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态;6~9 s内拉力F'=4 N,由二力平衡条件可得滑动摩擦力f=F'=4 N;3~6 s内物体的速度增大,做匀加速直线运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,虽然速度发生变化,但压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,因此物体受到的摩擦力仍是4 N。
(3)6~9 s内物体做匀速直线运动,v=2 m/s,由v=可得物体移动的距离: s=vt=2 m/s×3 s=6 m,推力F对物体所做的功: W=Fs=4 N×6 m=24 J。
14.C [解析] 重心升高的高度:h=65 cm-=5 cm=0.05 m,克服重力所做的功:W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×0.05 m=25 J。