高中物理教科版必修二自测 功 Word版含解析

功
(时间：15分钟　分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．关于功和能，下列说法正确的是(　　)
A．功可以转化为能，能可以转化为功
B. 做了多少功，一定有多少能发生了转化
C. 能量从一种形式转化为另一种形式时，可以不通过做功这一过程
D. 人在平地上步行时，没有做功，但消耗了能量
B　[功和能是两个不同的概念，功为一个过程量，能是一个状态量，做功的过程是一种形式的能量转化为另一种形式的能量的过程，A错，B对．能量从一种形式转化为另一种形式时，必须通过做功来实现，C错．人在走路时重心有时上升，有时下降，人也要克服重力和阻力(包括空气阻力、关节内的摩擦等)做功，同时消耗能量，D错．]
2．(多选)如图所示，人对物体做功的有哪些？(　　)
AD　[A图和D图中人对物体做了功，B图和C图中人对物体不做功．故正确答案为A、D.]
3．质量为m的物体，在水平拉力F作用下第一次沿粗糙水平面匀速移动距离为x，第二次用同样大小的力F平行于光滑斜面拉物体，斜面固定，使物体沿斜面加速移动的距离也是x.设第一次F对物体做的功为W1，第二次对物体做的功为W2，则(　　)
A．W1＝W2　　 B．W1C．W1>W2 D．无法确定
A　[由题意可知W＝Fx，力F对物体所做的功W只与F、x有关，与物体的运动情况及接触面的粗糙程度等均无关，故答案选A.]
4.两个相互垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图所示，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1与F2的合力对物体做的功为(　　)
A．7 J　　　　　　　　 B．2 J
C．5 J D．3.5 J
A　[W1＝3 J，W2＝4 J，故合力的功为W＝W1＋W2＝3 J＋4 J＝7 J，故选A.]
5.如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速传送至高处，在此过程中，下述说法正确的是(　　)
A．摩擦力对物体做正功
B．摩擦力对物体做负功
C．支持力对物体做正功
D．合外力对物体做正功
A　[摩擦力方向平行皮带向上，与物体运动方向相同，故摩擦力做正功，A对，B错；支持力始终垂直于速度方向，不做功，C错；合外力为零，不做功，D错．]
6.如图所示，倾角为θ的斜面上有一个质量为m的物体，在水平推力F的作用下移动了距离s，如果物体与斜面间的动摩擦因数为μ，则推力对物体所做的功为(　　)
A．Fssin θ
B．Fscos θ
C．μmgscos θ
D．mg(sin θ＋μcos θ)s
B　[水平推力F与物体的位移s之间的夹角为θ，根据恒力做功的计算式可求得，水平推力F对物体所做的功为Fscos θ，选项B正确．]
二、非选择题(14分)
7.在第22届冬季奥运会上，滑雪队员由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，如图所示，然后在水平面上前进至B点停下．已知A点到水平面的高度为h，滑雪板与斜坡、水平面之间的动摩擦因数皆为μ，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为L，滑雪者在AB段运动的过程中，重力、支持力及摩擦力所做的功各为多少？
[解析]　如图所示，滑雪者的运动可分为两个阶段，在斜面上运动阶段，重力做功WG1＝mgh，支持力做功WN1＝0
摩擦力做功
Wf1＝－μmgcos θ·＝－μmgL1
在水平面上运动阶段，重力做功WG2＝0
支持力做功WN2＝0
摩擦做功Wf2＝－μmgL2
故在AB段运动过程中，重力做功
WG＝WG1＋WG2＝mgh.
支持力做功WN＝0.
摩擦力做功
Wf＝Wf1＋Wf2＝－μmg(L1＋L2)＝－μmgL.
[答案]　mgh　0　－μmgL
[能力提升练]
(时间：25分钟　分值：50分)
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1.物体A所受的力F随位移x发生如图所示的变化，求在这一过程中，力F对物体做的功是(　　)
A．6 J B．7 J
C．8 J D．16 J
A　[题目中给出了F-x图像，图像中图线与x轴所围成的面积表示做功的多少，x轴上方为正功，下方为负功．总功取三部分的代数和，即W＝2×3 J＝6 J，A正确．]
2.如图所示，一根绳子绕过高4 m的滑轮(大小、摩擦均不计)，绳的一端拴一质量为10 kg的物体，另一侧沿竖直方向的绳被人拉住．若人拉住绳子前进3 m，使物体匀速上升，则人拉绳所做的功为(　　)
A．500 J B．100 J
C．300 J D．50 J
B　[将人对绳子做功等效为绳子对物体做功．由于物体匀速上升，绳子上的拉力大小始终等于物体所受重力的大小，即F＝mg＝100 N；滑轮右侧绳子的长度由最初的4 m变成后来的5 m，长度增加了1 m，则滑轮左侧绳子长度缩短了1 m，即物体上升了1 m．根据公式W＝Fxcos α＝100×1×1 J＝100 J，B正确．]
3.如图所示，一个质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P点移到Q点，则水平力F所做的功为(　　)
A．mglcos θ B．Flsin θ
C．mgl(1－cos θ) D．Flcos θ
B　[F为恒力，故可以用功的定义式进行求解，关键是力F与位移的夹角α的确定．设小球的位移大小为s，力F与位移的夹角为α，由功的公式得：W＝F·scos α，由几何知识得scos α＝lsin θ，所以W＝F·lsin θ，只有B正确．]
4.如图所示，小球置于倾角为45°斜面上被竖直挡板挡住，整个装置匀速竖直下降一段距离．此过程中，小球重力大小为G，做功为WG；斜面对小球的弹力大小为F1，小球克服F1做功为W1；挡板对小球的弹力大小为F2，做功为W2.不计一切摩擦，则下列判断正确的是(　　)
A．F2＝G，W2＝0 B．F1＝G，W1＝WG
C．F1＞G，W1＞WG D．F2＞G，W2＞WG
A　[对小球受力分析可知：
F1cos 45°＝mg
F1sin 45°＝F2
联立解得：F2＝G，F1＝G
由于F2与位移方向垂直，故F2不做功，W2＝0，
F1做功大小为：W1＝F1hcos 45°＝Gh
重力做功大小为：WG＝Gh
故W1＝WG，故A正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)如图所示，一个质量为m＝2 kg的物体受到与水平面成37°角的斜向下方的推力F＝10 N的作用，在水平地面上移动了距离x1＝2 m后撤去推力，此物体又滑行了x2＝1.6 m的距离后停止运动，动摩擦因数为0.2，g取10 m/s2.求：
(1)推力F对物体做的功；
(2)全过程中摩擦力对物体所做的功．
[解析]　(1)推力做功由W＝Fxcos θ得WF＝Fx1cos 37°＝10×2×0.8 J＝16 J.
(2)受力分析如图，可知竖直方向
N1＝mg＋Fsin 37°＝26 N
所以摩擦力做功
Wf1＝μN1x1cos 180°＝0.2×26×2×(－1)J＝－10.4 J，
撤去外力后N2＝mg＝20 N
Wf2＝μN2x2cos 180°＝0.2×20×1.6×(－1)J＝－6.4 J
故Wf＝Wf1＋Wf2＝－16.8 J.
[答案]　(1)16 J　(2)－16.8 J
6.(14分)如图所示，有一平板小车，长度为L＝1 m，质量M＝10 kg，静止在光滑的水平面上．在小车的左端放置一质量为m＝4 kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.25.今在物块上施加一作用力F＝16 N，经过一段时间后物块到达小车的另一端(g取10 m/s2)，求：
(1)这一过程中力F做的功多大？
(2)摩擦力对m和M做的功各为多少？
[解析]　分别对物块、小车受力分析，物块与小车之间的摩擦力f＝f′＝μmg＝0.25×4×10 N＝10 N
由牛顿第二定律得
对物块：F－f＝ma物，得
a物＝＝ m/s2＝1.5 m/s.
对小车：f′＝Ma车，得a车＝＝ m/s2＝1 m/s2.
设F作用时间t后物块到达小车的右端，物块与车之间的位移关系为a物t2＝a车t2＋L
解得t＝2 s
上述过程中物块、小车发生的位移分别为
x1＝a物t2＝×1.5×22 m＝3 m
x2＝a车t2＝×1×22 m＝2 m
所以力F对物块做的功
WF＝F·x1＝16×3 J＝48 J
摩擦力对物块做的功
Wf＝f·x1cos 180°＝－10×3 J＝－30 J
摩擦力对小车做的功
Wf′＝f′·x2＝10×2 J＝20 J.
[答案]　(1)48 J　(2)－30 J　20 J