四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：4.1功 跟踪训练（含解析）

4.1功课时作业（含解析)
1．有下列几种运动情况，其中力F做功与其他选项不相同的是（　　）
A．用水平推力F推一质量为m的物体在光滑水平面上前进位移l
B．用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙水平面上前进位移l
C．用与水平方向成60°角斜向上的拉力F拉一质量为m的物体在光滑水平地面上前进位移l
D．用水平拉力F拉一质量为3m的物体在倾角为60°的光滑斜面上前进位移2l
2．一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F，在车前进s的过程中，下列说法正确的是(
)
A．当车匀速前进时，人对车做的总功为正功
B．当车减速前进时，人对车做的总功为负功
C．当车加速前进时，人对车做的总功为负功
D．不管车如何运动，人对车做的总功都为零
3．如图所示，小华用力拉着木箱水平向右匀速前进，以下说法正确的是
A．小华对木箱的拉力做正功
B．木箱所受的重力做负功
C．木箱所受的合力做正功
D．地面对本箱的摩擦力不做功
4．如图所示，第一次物块放在光滑水平面上，受到水平向右的恒定拉力作用；第二次物体放在粗糙的斜面上，受到沿斜面向上的恒定拉力作用．两次拉力大小相等，物块运动的位移大小也相等，两次拉力对物块做的功分别为W1、W2，则下列说法正确的是
A．W1=W2
B．W1C．W1>W2
D．无法比较
5．每年春节前浙江农村都有打年糕的习俗，借此来寓意“年年发财、步步高升”。打年糕时，一人将“石杵”一起一落挥动，另一人在“石杵”挥动的间隙迅速翻动米粉团，直到米粉团柔软而有弹性。已知“石杵”质量为20
kg，每分钟上下挥动20下，每次重心上升的高度约为90cm，则人挥动“石杵”1分钟做的功约为
A．60
J
B．180
J
C．3600
J
D．10800
J
6．下列关于力对物体做功的说法正确的是(　　)
A．摩擦力对物体做功的多少与路径无关
B．合力不做功，物体必定做匀速直线运动
C．在相同时间内作用力与反作用力做功绝对值一定相等，一正一负
D．一对作用力和反作用力，可能其中一个力做功，而另一个力不做功
7．一物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移，做功分别为W1＝6J、W2＝－6J，下列说法正确的是(
)
A．这两个力一定大小相等、方向相反
B．F1是动力，F2是阻力
C．这两个力做的总功为0
D．F1比F2做的功多
8．一个力对运动物体做了负功，则说明（
）
A．这个力一定阻碍物体的运动
B．这个力不一定阻碍物体的运动
C．这个力与物体运动方向的夹角α＞90°
D．这个力与物体运动方向的夹角α＜90°
9．放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．0～6s内物体的位移大小为30m
B．0～6s内拉力做的功为70J
C．合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等
D．滑动摩擦力的大小为5N
10．放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在内其速度与时间图象和该拉力的功率与时间的图象如图所示。下列说法正确的是　　
A．内物体的位移大小为12m
B．内拉力做功为70J
C．物体的质量为10kg
D．滑动摩擦力的大小为5N
11．用铁锤将一铁钉击入墙壁，设墙壁对铁钉的阻力与铁钉进入墙壁内的深度成正比．在铁锤击打铁钉第一次时，能把铁钉击入墙壁内．问铁锤击打铁钉第二次时，能将铁钉击入的深度为多少？（设铁锤每次做功相等）
12．人在A点拉着绳通过一个定滑轮匀速吊起质量的物体，如图所示，开始时绳与水平方向成角，当人拉着绳由A点沿水平方向运动而到达B点时，绳与水平方向成角，求人对绳的拉力做了多少功？（不计摩擦，g取）
13．如图所示，A为静止在水平桌面上的物体，其右侧固定着一个轻质滑轮O，跨过滑轮的细绳的P端固定在墙壁上，细绳的另一端Q用水平力F向右拉，物体向右滑动s的过程中，力F做了多少功？（上、下两段绳均保持水平）
14．一个质量为的物体，受到与水平方向成角斜向上方的拉力的作用，在水平地面上移动的距离为，物体与地面间的滑动摩擦力为。（，）求：
(1)各个力对物体所做的功；
(2)合外力对物体所做的功；
(3)各个力对物体所做的功的代数和。
参考答案
1．C
【解析】
功的大小等于力与在力的方向上通过的位移的乘积，即。
【详解】
ABCD.A项中水平推力F做功，B项中推力F做功，C项中拉力F做功，D项中拉力F做功，故C正确ABD错误。
故选C项。
2．C
【解析】
A．当车匀速前进时，人对车厢的推力F做的功为WF=Fs，静摩擦力做的功Wf=?fs，人处于平衡状态，根据作用力与反作用的关系可知，F=f，则人对车做的总功为零，故A错误；
B．当车减速前进时，人处于减速状态，车厢对人的静摩擦力f向右且小于车厢壁对人的作用力F，所以人对车厢的静摩擦力向左，静摩擦力做的功Wf=?fs，人对车厢的推力F方向向右，做的功为WF=Fs，因为fCD．同理可以证明当车加速前进时，人对车做的总功为负功，故C正确；D错误．
【点睛】
人对车施加了三个力，分别为压力，推力F，摩擦力f，根据力做功的公式及作用力和反作用力的关系判断做正功还是负功．
3．A
【解析】
A．根据功的定义
W=Fxcosθ
因为cosθ>0，拉力做正功，故A正确；
B．重力的方向和物体的运动方向垂直，故重力不做功，故B错误；
C．木箱水平向右匀速前进，说明合力为零，合力不做功，故C错误；
D．摩擦力与运动方向相反，做负功，故D错误。
故选A．
4．A
【解析】
由题意可知，两次运动中拉力大小相等，位移的大小相等，并且力和位移均在同一直线上，根据W=FL可知，两次拉力做功相等。
A．
W1=W2与分析相符，故A正确。
B．
W1C．
W1>W2与分析不符，故C错误。
D．
无法比较与分析不符，故D错误。
5．C
【解析】
挥动“石杵”一次所做的功：
；
1min内做的总功：
，
A.
60
J
与分析不符，故A错误
B.
180
J
与分析不符，故B错误
C.
3600
J
与分析相符，故C正确
D.
10800
J与分析不符，故D错误
6．D
【解析】
摩擦阻力对物体做功等于摩擦力与路程的乘积，所以与路径有关，A错；合力不做功,物体不一定做匀速直线运动，如匀速圆周运动，B错；作用力和反作用力可能其中一个力做功,而另一个力不做功，也可能都做功，也可能都不做功，如人推墙时，墙对人的作用力做功，人对墙的反作用力不做功，C错，D对．
7．BC
【解析】
根据恒力做功公式W=Fxcosθ可知，做功一正一负，不能说明两个力的方向相反，还跟角度有关，故A错误；功是标量，功的正负表示是动力做功还是阻力做功，所以F1是动力，F2是阻力，故B正确；W合=W1+W2=6-6=0，故C正确；F1比F2做的功一样多，故D错误．故选BC．
【点睛】
要知道功是标量，几个力对物体做的总功，就等于各个力单独对物体做功的代数和，功的正负表示是动力做功还是阻力做功．
8．AC
【解析】
由功的表达式W＝Fscosα知，只有当α>90°时，cosα<0，力对物体做负功；此力阻碍物体的运动，故A、C对．
9．ABC
【解析】
A项：0～6s内物体的位移大小x=
=30m．故A正确．
B项：在0～2s内，物体的加速度a==3m/s2，由图，当P=30W时，v=6m/s，得到牵引力F==5N．在0～2s内物体的位移为x1=6m，则拉力做功为W1=Fx1=5×6J=30J．2～6s内拉力做的功W2=Pt=10×4J=40J．所以0～6s内拉力做的功为W=W1+W2=70J．故B正确．
C项：在2～6s内，物体做匀速运动，合力做零，则合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等．故C正确．
D项：在2～6s内，v=6m/s，P=10W，物体做匀速运动，摩擦力f=F，得到f=F==．故D错误．
【点晴】
速度图象的“面积”表示位移．0～2s内物体做匀加速运动，由速度图象的斜率求出加速度，2～6s内物体做匀速运动，拉力等于摩擦力，由P=Fv求出摩擦力，再由图读出P=30W时，v=6m/s，由F=求出0～2s内的拉力，由W=Fx求出0～2s内的拉力做的功，由W=Pt求出2～6s内拉力做的功．
10．BCD
【解析】
速度图象的“面积”表示位移。内物体做匀加速运动，由速度图象的斜率求出加速度，内物体做匀速运动，拉力等于摩擦力，由求出摩擦力，再由图读出时，，由求出内的拉力，由求出内的拉力做的功，由求出内拉力做的功
【详解】
A、内物体的位移大小等于图象中图象与坐标轴所包围的面积，为：，故A错误.
B、内物体的加速度为：，有图可知，当时，，得到牵引力：，在内物体位移为，则拉力做的功为：，内拉力做的功为：，所以内拉力做的总功为：，故B正确；
C、D、在内，，，物体做匀速直线运动，，则滑动摩擦力为：；内有牛顿第二定律可得：，可知：，故C正确，D正确.
故选BCD.
【点睛】
本题解题关键是理解图象的物理意义，求功的方法主要有三种：一、，适用于恒力做功；二、，P为恒定功率；三、动能定理，主要是变力做功时应用。
11．
【解析】
解法一：平均力法
铁锤每次做的功都用来克服摩擦阻力，但摩擦阻力不是恒力，其大小与铁钉的击入深度成正比，即，而摩擦阻力可用平均阻力来代替．如图甲所示，第一次铁钉击入深度为，平均阻力
，
做功为
第二次铁钉击入深度为到，平均阻力，位移为，做功为．两次做功相等，则，解得，故．
解法二：图象法
因为阻力，以F为纵坐标，F方向上的位移x为横坐标，作出图象，如图乙所示．图线与横坐标轴所围面积的值等于阻力F对铁钉做的功．
由于两次做功相等，故有：（面积），即，
解得，故．
12．732J
【解析】
人对绳的拉力所做的功与绳对物体的拉力所做的功相等，设人手到定滑轮的竖直距离为h，物体上升的高度等于滑轮右侧绳子增加的长度，即
又
所以人对绳的拉力做的功
13．
【解析】
方法—：力F作用在绳上，通过绳对物体做功，绳的端点Q的位移为2s，所以拉力F做功
方法二：以物体为研究对象，物体受到的拉力为2F，位移为s，所以拉力F做功
【点睛】
本题易错解为，原因是对公式中的l理解不清，式中l为力F作用点的位移。
14．(1)，，，；(2)；(3)
【解析】
(1)物体的受力情况如图所示，根据功的计算公式可得各个力对物体所做的功分别为：
拉力做的功
摩擦力做的功
重力做的功
支持力做的功
(2)由受力分析并将F分解可知，物体所受的合外力为
方向水平向右?
故合外力对物体所做的功为
(3)物体所受的各个力所做的功的代数和为