2019-2020学年鲁教版高一物理必修2课时同步练习卷：机械功

机械功
1.(6分)(多选)如图所示,在皮带传送装置中,皮带把物体P匀速送到皮带顶端,在这个过程中,下列说法中正确的是 (　　)

A.摩擦力对物体P做正功
B.物体P克服摩擦力做功
C.皮带克服摩擦力做功
D.摩擦力对皮带不做功
2.(6分)(多选)如图所示,摆球质量为m,悬线长度为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻不变,则下列说法正确的是 (　　)

A.重力做功为mgL
B.悬线的拉力做功为0
C.空气阻力做功为-mgL
D.空气阻力做功为-F阻πL
3.(6分)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时,其速度为1 m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示。设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系式正确的是 (　　)

A.W1=W2=W3 B.W1C.W14.(多选)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运动,拉力F作用2 s后撤去,物体运动的速度图像如图所示,则下列说法正确的是(g取10 m/s2) (　　)

A.拉力F做功150 J
B.拉力F做功350 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
5.关于力对物体做功的说法中,正确的是 (　　)
A.力作用到物体上,力一定对物体做功
B.只要物体通过一段位移,就一定有力对物体做了功
C.只要物体受到力的作用,而且还通过了一段位移,则此力一定对物体做了功
D.物体受到力的作用,而且有位移发生,则力有可能对物体做功,也可能没有做功
6.下列现象中,哪些力做了功 (　　)
A.人推墙而墙不动时人的推力
B.在水平公路上行驶的汽车所受的重力
C.马拉车而车不动时马的拉力
D.起重机吊起重物时悬绳的拉力
7.如图所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m,那么下列说法正确的是 (　　)

A.轮胎受到地面的摩擦力做了负功
B.轮胎受到的重力做了正功
C.轮胎受到的拉力不做功
D.轮胎受到地面的支持力做了正功
8.如图所示,小球位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上。从地面上看,在小球沿斜面下滑的过程中,斜面对小球的作用力 (　　)

A.垂直于接触面,做功为零
B.垂直于接触面,做负功
C.不垂直于接触面,做功为零
D.不垂直于接触面,做功不为零
9.如图所示,质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上,同时用力F向右推劈,使P与劈保持相对静止,在前进的水平位移为s的过程中,劈对P做的功为 (　　)

A.F·s　　　　　　　　 B.
C.mgcosθ·s D.mgtanθ·s
10.有一根轻绳拴了一个物体,如图所示,若整体以加速度a向下做减速运动时,作用在物体上的各力做功的情况是 (　　)

A.重力做正功,拉力做负功,合力做负功
B.重力做正功,拉力做负功,合力做正功
C.重力做正功,拉力做正功,合力做正功
D.重力做负功,拉力做负功,合力做正功
11.如图所示,一个物体放在水平面上,在跟竖直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离s。若物体的质量为m,物体与地面之间的摩擦力大小为f,则在此过程中 (　　)

A.摩擦力做的功为fs　　　 B.力F做的功为Fscosθ
C.力F做的功为Fssinθ D.重力做的功为mgs
12.如图所示,特殊材料制成的B上表面水平,相同材料制成的A置于B上,并与B保持相对静止,A、B一起沿固定的粗糙斜面从底端以一定的初速度沿斜面向上滑动,从A、B上滑到速度减为零的过程中,下列说法正确的是
(　　)

A.B对A的支持力做负功
B.斜面对B的作用力做正功
C.两物体处于超重状态
D.B对A的摩擦力做负功
13.(10分)如图所示,在光滑水平面上,物体受两个相互垂直的大小分别为F1=3 N和F2=4 N的恒力,其合力在水平方向上,从静止开始运动10 m,求:


(1)F1和F2分别对物体做的功是多少?代数和为多大?
(2)F1和F2合力为多大?合力做功是多少?
14.(14分)如图所示,质量m=50 kg的滑雪运动员从高度h=30 m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ=0.1。则运动员滑至坡底的过程中:

(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?
(2)各力对运动员做的总功是多少?(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,装备质量不计)
15.甲、乙两人在河的两岸同时用绳拉船,使船在河的中间沿直线路径行驶,甲、乙的拉力分别为F1和F2,其大小和方向如图所示,在船行驶 80 m的过程中,用两种方法求合力对船做的功。

(1)先求出合力,再求合力做的功。
(2)先求出两个分力F1和F2做的功,再求两个功的代数和。比较两种方法计算的结果,你能得出什么结论?
16.(22分)如图所示,水平传送带以速度v顺时针运转,两传动轮M、N之间的距离为L=10 m,若在M轮的正上方将一质量为m=3 kg的物体轻放在传送带上,已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3,在以下两种情况下物体由A处传送到B处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(g取10 m/s2)


(1)传送带速度v=6 m/s。
(2)传送带速度v=9 m/s。




































答案解析
1.(6分)(多选)如图所示,在皮带传送装置中,皮带把物体P匀速送到皮带顶端,在这个过程中,下列说法中正确的是 (　　)

A.摩擦力对物体P做正功
B.物体P克服摩擦力做功
C.皮带克服摩擦力做功
D.摩擦力对皮带不做功
【解析】选A、C。物体P相对于传送带有向下运动的趋势,故受斜向上的静摩擦力,摩擦力的方向与物体运动方向相同,故摩擦力对P做正功,A正确,B错误;物体P受斜向上的静摩擦力,根据牛顿第三定律,物体P对传送带的摩擦力斜向下,而传送带向上运动,故摩擦力对传送带做负功,故C正确,D错误。
2.(6分)(多选)如图所示,摆球质量为m,悬线长度为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻不变,则下列说法正确的是 (　　)

A.重力做功为mgL
B.悬线的拉力做功为0
C.空气阻力做功为-mgL
D.空气阻力做功为-F阻πL
【解析】选A、B、D。因为拉力T在运动过程中始终与运动方向垂直,故不做功,即WT=0;重力在整个运动过程中始终不变,摆球在重力方向上的位移为AB在竖直方向上的投影L,所以WG=mgL。

空气阻力所做的总功等于每个小弧段上空气阻力所做功的代数和,即W阻=-(F阻Δx1+F阻Δx2+…)=-F阻πL。故选项A、B、D正确,C错误。
3.(6分)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时,其速度为1 m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示。设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系式正确的是 (　　)

A.W1=W2=W3 B.W1C.W1【解析】选B。在v-t图像中,图线与坐标轴所围面积大小等于滑块某时间段的位移,由图乙可计算第1 s内、第2 s内、第3 s内滑块的位移分别是x1=0.5 m、x2=0.5 m、x3=1 m,所以W1=F1x1=0.5 J,W2=F2x2=1.5 J,W3=F3x3=2 J,所以W14.(多选)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运动,拉力F作用2 s后撤去,物体运动的速度图像如图所示,则下列说法正确的是(g取10 m/s2) (　　)

A.拉力F做功150 J
B.拉力F做功350 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】选A、D。由题图可以求出0～2 s内的加速度a1=2.5 m/s2,2～6 s内的加速度a2=-2.5 m/s2,由F+f=ma1,f=ma2联立,得F=10 N,f=-5 N,由题图还可求出前2 s内的位移l1=15 m,2～6 s内的位移l2=20 m。所以拉力做功WF=Fl1=10×
15 J=150 J,摩擦力做功Wf=f(l1+l2)=-5×(15+20)J=-175 J,即物体克服摩擦力做功175 J,故A、D正确,B、C错误。
5.关于力对物体做功的说法中,正确的是 (　　)
A.力作用到物体上,力一定对物体做功
B.只要物体通过一段位移,就一定有力对物体做了功
C.只要物体受到力的作用,而且还通过了一段位移,则此力一定对物体做了功
D.物体受到力的作用,而且有位移发生,则力有可能对物体做功,也可能没有做功
【解析】选D。做功的两个必备条件是:物体受力和在力的方向上发生位移。物体受力而且有位移,不一定有力做功。如物体沿光滑水平面做匀速运动时,所受的两个力(重力和支持力)都不做功,A、B、C错。再如沿粗糙斜面下滑的物体,重力和摩擦力做功,支持力不做功,D正确。
6.下列现象中,哪些力做了功 (　　)
A.人推墙而墙不动时人的推力
B.在水平公路上行驶的汽车所受的重力
C.马拉车而车不动时马的拉力
D.起重机吊起重物时悬绳的拉力
【解析】选D。由做功的两个因素可知,A中墙没有在人的推力方向上发生位移;B中汽车在重力方向上无位移;C中车没有在马的拉力方向上发生位移;D中重物在悬绳的拉力方向上发生了位移,符合做功的两个因素。选项D正确。
7.如图所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m,那么下列说法正确的是 (　　)

A.轮胎受到地面的摩擦力做了负功
B.轮胎受到的重力做了正功
C.轮胎受到的拉力不做功
D.轮胎受到地面的支持力做了正功
【解析】选A。根据力做功的条件,轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直,这两个力均不做功,B、D错误;轮胎受到地面的摩擦力与位移反向,做负功,A正确;轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°,做正功,C错误。
8.如图所示,小球位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上。从地面上看,在小球沿斜面下滑的过程中,斜面对小球的作用力 (　　)

A.垂直于接触面,做功为零
B.垂直于接触面,做负功
C.不垂直于接触面,做功为零
D.不垂直于接触面,做功不为零
【解析】选B。弹力的方向总是垂直于接触面;对斜面进行受力分析可知,斜面会向左运动。如图所示,小球的初始位置为A,末位置为B,位移与N并不垂直,夹角为钝角,因此做负功,则B正确,A、C、D错误。

9.如图所示,质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上,同时用力F向右推劈,使P与劈保持相对静止,在前进的水平位移为s的过程中,劈对P做的功为 (　　)

A.F·s　　　　　　　　 B.
C.mgcosθ·s D.mgtanθ·s
【解析】选D。P只受到重力mg和劈施加的支持力N两个力作用,受力分析如图所示。由于P与劈相对静止,物体P竖直方向受力平衡,则有Ncosθ=mg,P的水平位移为s,由功的计算式W=Fscosα得知,劈对P的作用力N所做的功为W=Nscos(-θ)=()·s·sinθ=mgs·tanθ,选项D正确,其他选项错误。

10.有一根轻绳拴了一个物体,如图所示,若整体以加速度a向下做减速运动时,作用在物体上的各力做功的情况是 (　　)

A.重力做正功,拉力做负功,合力做负功
B.重力做正功,拉力做负功,合力做正功
C.重力做正功,拉力做正功,合力做正功
D.重力做负功,拉力做负功,合力做正功
【解析】选A。重力与位移同向,做正功;拉力与位移反向,做负功;由于做减速运动,所以物体所受合力方向向上,与位移反向,做负功。则A正确,B、C、D错误。
11.如图所示,一个物体放在水平面上,在跟竖直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离s。若物体的质量为m,物体与地面之间的摩擦力大小为f,则在此过程中 (　　)

A.摩擦力做的功为fs　　　 B.力F做的功为Fscosθ
C.力F做的功为Fssinθ D.重力做的功为mgs
【解析】选C。物体与地面之间的摩擦力大小为f,物体的位移的大小为s,由功的公式可得W=-fs,所以A错误。力F与竖直方向成θ角,所以在水平方向的分力为Fsinθ,所以F做的功为Fssinθ,所以B错误,C正确。重力在竖直方向上,物体在竖直方向的位移是零,所以重力做的功为零,所以D错误。
12.如图所示,特殊材料制成的B上表面水平,相同材料制成的A置于B上,并与B保持相对静止,A、B一起沿固定的粗糙斜面从底端以一定的初速度沿斜面向上滑动,从A、B上滑到速度减为零的过程中,下列说法正确的是
(　　)

A.B对A的支持力做负功
B.斜面对B的作用力做正功
C.两物体处于超重状态
D.B对A的摩擦力做负功
【解析】选D。B对A的支持力竖直向上,与A位移方向的夹角小于90°,故支持力做正功,故A错误;A和B一起沿斜面向上做匀减速直线运动,对B分析知斜面对B有支持力和滑动摩擦力,支持力不做功,摩擦力做负功,故斜面对B的作用力做负功,故B错误;A和B一起有沿斜面向下的加速度,故有竖直向下的分加速度,可知两物体处于失重状态,C错误。A具有沿斜面向下的加速度,设为a,将a正交分解为竖直方向分量a1,水平分量a2,如图所示,由于具有水平分量a2,故A必受水平方向的摩擦力f,所以B对A的支持力做正功,摩擦力做负功,故D正确。

13.(10分)如图所示,在光滑水平面上,物体受两个相互垂直的大小分别为F1=3 N和F2=4 N的恒力,其合力在水平方向上,从静止开始运动10 m,求:


(1)F1和F2分别对物体做的功是多少?代数和为多大?
(2)F1和F2合力为多大?合力做功是多少?
【解析】
(1)力F1做的功:
W1=F1scos θ1=3×10× J=18 J
力F2做的功:
W2=F2scos θ2=4×10× J=32 J
W1与W2的代数和:
W=W1+W2=18 J+32 J=50 J。
(2)F1与F2的合力F==5 N
合力F做的功W′=Fs=5×10 J=50 J。
答案:(1)18 J　32 J　50 J　(2)5 N　50 J
14.(14分)如图所示,质量m=50 kg的滑雪运动员从高度h=30 m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ=0.1。则运动员滑至坡底的过程中:

(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?
(2)各力对运动员做的总功是多少?(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,装备质量不计)
【解析】(1)重力做的功:
WG=mgh=50×10×30 J=1.5×104 J。
(2)运动员所受合力:
F合=mgsin 37°-μmgcos 37°=260 N
方向沿斜坡向下,沿合力方向位移s=50 m,合力做的功W合=F合·s=260×50 J =1.3×104 J。
答案:(1)1.5×104 J　(2)1.3×104 J
15.甲、乙两人在河的两岸同时用绳拉船,使船在河的中间沿直线路径行驶,甲、乙的拉力分别为F1和F2,其大小和方向如图所示,在船行驶 80 m的过程中,用两种方法求合力对船做的功。

(1)先求出合力,再求合力做的功。
(2)先求出两个分力F1和F2做的功,再求两个功的代数和。比较两种方法计算的结果,你能得出什么结论?
【解析】(1)根据平行四边形定则可知:
小船受到的合外力大小为
F===200 N
合外力方向与船的运动方向一致。
根据功的定义式W=Fs可知:
合力做的功为W=Fs=200 N×80 m=1.6×104 J
(2)拉力F1与船的位移成60°角,则拉力F1对船所做的功:W1=100 N×80 m ×cos60°=4 000 J
拉力F2与船的位移成30°角,则拉力F2对船所做的功:W2=100 N×80 m ×cos30°=12 000 J
外力对船做的总功为
W=W1+W2=4 000 J+12 000 J=1.6×104 J
两种方法求外力总功的效果是相同的。
答案:(1)200 N　1.6×104 J　(2)4 000 J
12 000 J　16 000 J　两种方法计算的结果相同,说明用两种方法求外力的总功效果是一样的。
16.(22分)如图所示,水平传送带以速度v顺时针运转,两传动轮M、N之间的距离为L=10 m,若在M轮的正上方将一质量为m=3 kg的物体轻放在传送带上,已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3,在以下两种情况下物体由A处传送到B处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(g取10 m/s2)


(1)传送带速度v=6 m/s。
(2)传送带速度v=9 m/s。
【解析】物体在传送带上加速运动时
a=μg=3 m/s2。
刚好加速运动10 m时速度
v0== m/s=2 m/s。
(1)由于v=6 m/s所以物体先加速至6 m/s再匀速运动,加速过程的位移为L′== m=6 m。
传送带摩擦力做功
W=fL′=μmgL′=9×6 J=54 J。
(2)由于v=9 m/s>v0=2 m/s,
所以物体从A至B的过程中一直加速。
摩擦力做功W′=fL=μmgL=9×10 J=90 J。
答案:(1)54 J　(2)90 J