高中物理人教版必修2课后作业 追寻守恒量——能量 Word版含解析

　追寻守恒量
1．如图所示，同一物块分别先后放在水平面和固定斜面上，在两个大小相等的推力F1、F2作用下运动，F1、F2方向分别平行于水平面和斜面．若物块在推力作用下通过的位移大小相等，则推力F1、F2对物块所做的功(　　)
A．相等
B．与物块和接触面间的粗糙程度有关
C．在水平面上推力所做的功较多
D．在斜面上推力所做的功较多
解析：根据题意可知F1＝F2，s1＝s2，θ1＝θ2，根据功的计算公式W＝Fscos θ可知W1＝W2，故A正确．
答案：A
2．[2019·河北邢台二中月考](多选)如图所示，用轻绳拉着一个质量为m的小球，使小球在光滑的水平桌面内做匀速圆周运动，关于小球受到的各力的做功情况，下列说法中正确的是(　　)
A．重力对小球不做功　　　　B．支持力对小球做正功
C．拉力对小球不做功 D．向心力对小球做正功
解析：小球受到重力、桌面的支持力和绳的拉力做匀速圆周运动，竖直方向重力和支持力平衡，重力、支持力均与运动方向垂直，所以重力、支持力对小球都不做功，故A正确，B错误；拉力方向与运动方向垂直，所以拉力对小球也不做功，故C正确；在水平方向上，绳的拉力提供向心力，向心力时刻指向圆心也与运动方向垂直，所以向心力对小球也不做功，故D错误．
答案：AC
3.
如图所示，质量m＝1 kg、长L＝0.8 m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘平齐．板与桌面间的动摩擦因数μ＝0.4，现用F＝5 N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F做的功至少为(g取10 m/s2)(　　)
A．1 J　　　　B．1.6 J　　　　C．2 J　　　　D．4 J
解析：当板翻下桌子时，板相对桌面移动，故力F做的功至少为W＝μmg×＝0.4×1×10× J＝1.6 J，选项B正确，A、C、D错误．
答案：B
4．如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面上走相同的位移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少(　　)
A．大人做的功多 B．小孩做的功多
C．大人和小孩做的功一样多 D．条件不足，无法判断
解析：因为木箱匀速运动，所以推力等于摩擦力，根据Ff＝μFN＝μmg可知，小孩和大人所用的推力大小相等，又因为沿推力方向所走的位移相同，所以做功一样多，C选项正确．
答案：C
5．[2019·湖南常德一中检测]
如图所示，质量为m的小物体，从高为h、倾角为α的固定粗糙斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，在物体从斜面顶端滑至斜面底端的过程中，物体克服摩擦力所做的功为(　　)
A．μmghtan α B．μmghsin α
C. D.
解析：根据功的公式可得克服摩擦力所做的功Wf＝μmgcos α·＝μmg，故C正确．
答案：C
6．(多选)如图为某城市车站的站台．为了有效地利用能量，进站和出站的轨道都与站台构成一缓坡．关于列车在进站和出站过程中能量的转化，下列说法正确的是(　　)
A．出站时列车的动能转化为势能
B．进站时列车的势能转化为动能
C．出站时列车的势能转化为动能
D．进站时列车的动能转化为势能
解析：列车进站时列车的动能转化为势能，出站时列车的势能转化为动能，选项C、D正确．
答案：CD
7．[2019·广西桂林检测]光滑的水平面上放着一辆小车，站在小车上的人拉系在墙壁上的水平绳子，使小车和人一起向右加速运动．则下列说法正确的是(　　)
A．绳子的拉力对人做负功
B．绳子的拉力对小车做正功
C．人对小车的摩擦力对小车做正功
D．小车对人的摩擦力对人做正功
解析：绳子对人的拉力方向向右，小车和人一起向右加速运动，则拉力对人做正功，因为拉力未作用在小车上，所以拉力对小车不做功，故A、B错误．人对小车的摩擦力方向向右，则该摩擦力对小车做正功，故C正确．小车对人的摩擦力方向向左，则小车对人的摩擦力对人做负功，故D错误．
答案：C
8．起重机以1 m/s2的加速度将质量为1 000 kg的货物由静止开始匀加速向上提升，若g取10 m/s2，则在1 s内起重机对货物所做的功是(　　)
A．500 J B．4 500 J
C．5 000 J D．5 500 J
解析：货物的加速度向上，
由牛顿第二定律有：F－mg＝ma
起重机的拉力F＝mg＋ma＝11 000 N
货物的位移是l＝at2＝0.5 m
做功为W＝Fl＝5 500 J．故D正确．
答案：D
B组：能力提升练
9.
如图所示，斜劈a放在光滑的水平面上，斜面光滑，把b物体放在a的顶端，b由静止下滑．关于在下滑过程中a对b的弹力对b做的功W1、b对a的弹力对a做的功W2，下列说法正确的是(　　)
A．W1＝0，W2＝0 B．W1>0，W2＝0
C．W1＝0，W2>0 D．W1<0，W2>0
解析：
a、b之间的弹力方向如图，F1、F2均与接触面垂直，但a对b的弹力F1与b物体的运动方向间的夹角大于90°，a对b的弹力对b做负功；b对a的弹力F2与a的运动方向间的夹角小于90°，b对a的弹力对a做正功，故选D.
答案：D
10．质量为2 kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速直线运动，2 s后撤去F，其运动的速度图象如图所示，g取10 m/s2，则下列说法中正确的是(　　)
A．拉力F对物体做功150 J
B．拉力F对物体做功500 J
C．物体克服摩擦力做功100 J
D．物体克服摩擦力做功175 J
解析：前2 s的加速度a1＝ m/s2＝2.5 m/s2，2～6 s的加速度a2＝ m/s2＝－2.5 m/s2，
由牛顿第二定律得F＋Ff＝ma1
Ff＝ma2
解得F＝10 N，Ff＝－5 N，
前2 s位移
x1＝(5＋10)×2 m＝15 m，
2～6 s位移
x2＝×(10＋0)×4 m＝20 m，
所以WF＝Fx1＝150 J，Wf＝Ff(x1＋x2)＝－175 J，选项A、D正确．
答案：AD
11.
水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接，小木块与长度为L的木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至右端，拉力至少做功为(　　)
A．μmgL B．2μmgL
C. D．μ(M＋m)gL
解析：
开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至右端，拉力做功最小值时，即拉力维持小木块在木板上做匀速缓慢运动时；拉力大小为F＝F′＋μmg＝2μmg，拉力做功最小值为W＝F×L＝μmgL，选项A正确．
答案：A
12．如图所示，质量为m＝2 kg的物体静止在水平地面上，受到与水平面成θ＝37°，大小F＝10 N的拉力作用，物体移动了l＝2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10 m/s2.求：
(1)拉力F所做的功W1.
(2)摩擦力Ff所做的功W2.
(3)重力G所做的功W3.
解析：(1)对物体进行受力分析，如图所示．
W1＝Flcos θ＝10×2×0.8 J＝16 J
(2)FN＝G－Fsin θ＝20 N－10×0.6 N＝14 N
Ff＝μFN＝0.3×14 N＝4.2 N
W2＝Fflcos 180°＝－4.2×2 J＝－8.4 J
(3)W3＝Glcos 90°＝0
答案：(1)16 J　(2)－8.4 J　(3)0
13.
小球在空中某处从静止开始自由下落，与水平地面碰撞后上升到空中某一高度处，此过程中小球速度随时间变化的关系如图所示，已知小球质量为1 kg，整个过程中所受的阻力大小不变，求：
(1)小球下落的加速度大小．
(2)小球初始位置距地面的高度．
(3)此过程小球克服阻力所做的功．
解析：(1)小球由静止开始下落，从题图可知下落的加速度大小
a＝＝m/s2＝8.0 m/s2.
(2)下落的高度h＝at2＝×8.0×0.52 m＝1 m.
(3)由图象的面积表示位移可知：0.5～0.75 s内小球上升的高度h′＝0.375 m
小球上升过程的加速度大小a′＝＝ m/s2＝12.0 m/s
由牛顿第二定律可知：
小球下落过程mg－F阻＝ma
小球上升过程mg＋F阻＝ma′
解得：F阻＝2 N
由于上升和下落过程中，阻力一直做负功，故整个过程小球克服阻力所做的功W＝F阻(h＋h′)＝2×(1＋0.375) J＝2.75 J.
答案：(1)8.0 m/s2　(2)1 m　(3)2.75 J