第4章　机械能及其守恒定律 分层作业16　功--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第二册
分层作业16　功
A组 必备知识基础练
　　　　　　　　　　　　　　　　　
题组一　功的理解
1.下列过程中人对物体做了功的是(　　)
A.小华用力推石头,但没有推动
B.小明举起杠铃后,在空中停留3秒
C.小红提着书包,随电梯一起匀速上升
D.小陈将冰壶推出后,冰壶在水平冰面上滑行了5米
2.有一种飞机在降落的时候,要打开尾部的减速伞辅助飞机减速,在飞机减速滑行过程中,减速伞对飞机的拉力的做功情况是(　　)
A.始终做正功 B.始终做负功
C.先做负功后做正功 D.先做正功后做负功
3.如图所示,物体在力F作用下沿速度方向发生了一段位移,其中力F对物体做负功的是(　　)
题组二　功的计算
4.某同学周末参加志愿者活动,在敬老院打扫卫生时,他用100 N的水平恒力推动静止的沙发直线前进5 m,在该过程中,他对沙发所做的功为(　　)
A.20 J B.50 J
C.600 J D.500 J
5.(2024福建莆田检测)一端固定的轻质弹簧处于原长,第一次用互成角度的两个力F1、F2拉弹簧的另一端至O点,如图所示,在此过程中F1、F2分别做了4 J、8 J的功;第二次换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程,该过程中F所做的功是(　　)
A.4 J B.8 J
C.10 J D.12 J
题组三　求变力做功
6.某同学去外地度假,在农家乐旅游地发现有驴拉磨,如图甲所示,假设驴拉磨的平均作用力大小为800 N,运动的半径为1.25 m,如图乙所示,则驴拉磨转动一周所做的功为(π取3)(　　)
甲
乙
A.0 B.3 000 J
C.6 000 J D.12 000 J
B组 关键能力提升练
7.两人同时对重物各施加一个与竖直方向的夹角相同的拉力F,重物在地面上方保持静止,现两人同时缓慢后退,拉力F与竖直方向的夹角始终相等,重物在同一位置保持静止,下列说法正确的是(　　)
A.拉力F减小
B.拉力F增大
C.拉力F对重物做负功
D.拉力F对重物做正功
8.玩具起重机上悬挂一个质量为500 g的砝码,从静止开始以2 m/s2的加速度提升砝码,3 s内拉力所做的功为(g取10 m/s2)(　　)
A.9 J B.18 J
C.24 J D.54 J
9.(2024广东深圳检测)如图所示,站在汽车上的人用手推车的力为F,脚对车向后的静摩擦力为f,下列说法正确的是(　　)
A.当车匀速运动时,F和f做的总功为零
B.当车加速运动时,F和f做的总功为正功
C.当车加速运动时,F和f做的总功为零
D.不管车做何种运动,F和f做的总功都为零
10.(2024重庆阶段练习)某款儿童滑梯如图所示,其滑面可视为与水平地面夹角为θ的平直斜面,滑面顶端距离地面高度为h.一质量为m的儿童从滑面顶端由静止开始下滑至底端,已知儿童与滑面间的动摩擦因数为μ,儿童沿滑面下滑的过程,可以看作质点沿斜面直线运动,重力加速度为g,忽略空气阻力的影响.求:
(1)儿童下滑过程中,儿童的加速度及滑至底端的时间;
(2)儿童下滑过程中,所受合力做的功W合.
C组 核心素养拔高练
11.(多选)(2024新疆乌鲁木齐检测)如图所示,乌鲁木齐机场在运输旅客行李的过程中,行李从一个斜面滑下.为防止行李下滑时速度过大,斜面上设置了一段“减速带”(行李与“减速带”间动摩擦因数较大).小梁的行李箱质量为m、长度为L,“减速带”的长度为2L,该行李箱与“减速带”间的动摩擦因数为μ,斜面与水平面间的夹角为θ,重力加速度的大小为g,行李箱滑过“减速带”的过程中,不会发生转动且箱内物品相对行李箱静止.设该行李箱质量分布均匀和不均匀的两种情况下滑过“减速带”的过程中,克服“减速带”的摩擦力做的功分别为W1和W2.则(　　)
A.W1一定等于2μmgLcos θ
B.W1一定大于2μmgLcos θ
C.W2一定等于W1
D.W2可能大于W1
12.(2024内蒙古赤峰检测)机械臂广泛应用于机械装配.如图所示,某质量m=2 kg的工件(视为质点)被机械臂抓取后,在竖直平面内由静止开始斜向上做匀加速直线运动,加速度大小为a=0.8 m/s2,运动方向与竖直方向的夹角θ=37°,提升的高度h=8 m.g取10 m/s2.求:
(1)提升高度为h时,工件的速度大小;
(2)在此过程中,工件运动的时间及合力对工件做的功.
分层作业16　功
1.C　解析 选项A、B所述情景中,位移都为零,选项D中冰壶滑行时,不受人的推力,故人对物体不做功,故只有选项C正确.
2.B　解析 减速伞对飞机的作用力与飞机运动方向相反,对飞机做负功.故选B.
3.D　解析 图中F的方向与速度方向相同,力F对物体做正功,故A错误;图中F的方向与速度方向夹角小于90°,力F对物体做正功,故B错误;图中F的方向与速度方向垂直,力F不做功,故C错误;图中F的方向与速度方向夹角大于90°,力F对物体做负功,故D正确.
4.D　解析 由功的定义式可知,人对沙发做的功为W=Fs=100×5 J=500 J,故选D.
5.D　解析 F1、F2拉弹簧的作用效果与力F拉弹簧的作用效果相同,故力F拉弹簧做的功等于力F1、F2拉弹簧做功之和,故W=(4+8) J=12 J.故选D.
6.C　解析 由于F的方向保持与作用点的速度方向一致,因此可把圆周划分成很多小段研究,如图所示.当各小段的弧长Δli足够小(Δli→0)时,在这Δli内F的方向几乎与该小段的位移方向重合,故WF=FΔl1+FΔl2+FΔl3+…=F·2πR=6 000 J,A、B、D错误,C正确.
7.B　解析 设拉力F与竖直方向的夹角为θ,重物处于平衡状态,由2Fcos θ=mg可知,两人同时缓慢后退,角度θ变大,所以cos θ变小,拉力F增大,故A错误,B正确;重物在同一位置保持静止,所以拉力F对重物不做功,故C、D错误.
8.D　解析 砝码上升过程中,受到重力mg和拉力F,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,得F=m(g+a)=6 N,3 s内上升的高度为h=at2=×2×32 m=9 m,则3 s内拉力所做的功为W=Fh=6×9 J=54 J,选项D正确.
9.A　解析 根据牛顿第三定律,车对人向后的推力大小也为F,车对人向前的静摩擦力大小也为f;以人为研究对象,取车前进的方向为正方向,由牛顿第二定律得f-F=ma,当车匀速运动时,则有a=0,F=f,由于人对车的推力F对车做正功,人对车的摩擦力f对车做负功,而两力做功的绝对值相等,所以,F和f的总功为零;当车加速运动时,则有a>0,f>F,则f对车做的负功多,F对车做的正功少,故F和f的总功为负功;当车减速运动时,则有a<0,f10.解析 (1)儿童下滑过程中,对儿童受力分析有
mgsin θ-f=ma
f=μmgcos θ
解得a=gsin θ-μgcos θ
方向沿滑梯向下,斜面长度L=
由匀变速直线运动规律得L=at2
解得t=.
(2)儿童下滑过程中,所受合力做的功W合=F合·L
F合=mgsin θ-μmgcos θ
L=
结合上述解得W合=mg(sin θ-μcos θ).
答案 (1)gsin θ-μgcos θ　
(2)mg(sin θ-μcos θ)
11.AC　解析 将行李箱看成无数段距离很小的质量微元,每段质量微元在“减速带”中受到的摩擦力为Δf=μΔmgcos θ,每段质量微元经过“减速带”时,摩擦力的作用距离均为2L,则克服“减速带”的摩擦力做的功W=∑Δf·2L=∑μΔmgcos θ·2L=2μgLcos θ∑Δm=2μmgLcos θ,可得W1=W2=W=2μmgLcos θ,故选AC.
12.解析 (1)根据题意可知,工件被提升过程中,运动的位移为
s==10 m
根据匀变速直线运动位移与速度关系有v2=2as
解得v=4 m/s.
(2)根据速度公式有v=at
解得t=5 s
根据牛顿第二定律有F合=ma=1.6 N
合力对工件做的功W合=F合s=16 J.
答案 (1)4 m/s　(2)5 s　16 J
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