四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2:4.1功 课时作业(含解析)

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名称 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2:4.1功 课时作业(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2020-07-02 13:56:22

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4.1功
课时作业(含解析)
1.安徽首家滑雪场正式落户国家AAAA级旅游景区——安庆巨石山,现已正式“开滑”。如图所示,滑雪者从O点由静止沿斜面自由滑下,接着在水平面上滑至N点停下。斜面、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为μ=0.1。滑雪者(包括滑雪板)的质量为m=50
kg,g取
10
m/s2,O、N两点间的水平距离为s=100
m。在滑雪者经过ON段运动的过程中,克服摩擦力做的功为(  )
A.1250
J
B.2500
J
C.5000
J
D.7500J
2.如图所示,木块B上表面是水平的,当木块A置于B上,并与B保持相对静止,一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑,在下滑过程中(  )
A.A所受的合外力对A不做功
B.B对A的弹力做正功
C.B对A的摩擦力做正功
D.A对B做正功
3.体重40kg的小孩背负着一袋10kg的面粉,可认为是匀速的从1楼爬到了4楼。已知每层楼的高度为3m,取g=10m/s2,则此过程中楼梯对小孩的支持力所做功为(  )
A.6000J
B.4500J
C.3600J
D.0
4.如图所示,光滑的斜劈放在水平面上,斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球,当整个装置沿水平面以速度v向左匀速运动时,以下说法正确的是(  )
A.小球的重力不做功
B.斜面对球的弹力不做功
C.挡板对球的弹力不做功
D.以上三种说法均不正确
5.两个互相垂直的力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4J,力F2对物体做功3J,则力F1与F2的合力对物体做功为(  )
A.7J
B.1J
C.5J
D.3.5J
6.弹簧原长为10cm,当挂上一个50g的钩码时,弹簧的长度变为12cm,当在原钩码下再挂一个同样的钩码时,弹簧仍处于弹性限度内,下列说法中正确的是(取)(  )
A.弹簧长度变为24cm
B.弹簧劲度系数为
C.弹簧的弹性势能增加0.02J
D.弹簧伸长了12cm
7.如图所示,小球质量为m,一不可伸长的悬线长为l,把悬线拉到水平位置后放手,设小球运动过程中空气阻力大小恒定,则小球从水平位置A摆到竖直位置B的过程中,下列说法正确的是(  )
A.重力做功为mgl
B.绳的拉力做功-mgl
C.空气阻力做功为F阻l
D.空气阻力做功为
8.沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从顶端滑到底端,下列说法正确的是(  )
A.沿坡度小的斜面运动时物体重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体重力做功多
D.不管沿怎样的斜面运动,物体重力做的功相同
9.质量为的物块始终固定在倾角为的斜面上,如图,下列说法中正确的是(

A.若斜面向右匀速移动距离,斜面对物块没有做功
B.若斜面向上匀速移动距离,斜面对物块做功
C.若斜面向左以加速度移动距离,斜面对物块做功
D.若斜面向下以加速度移动距离,斜面对物块做功
10.关于摩擦力做功的说法中,正确的是(  )
A.滑动摩擦力可以不做功
B.互为作用和反作用的一对摩擦力,各自所做的功一定相等
C.摩擦力不是做负功,就是不做功
D.物体克服摩擦力做功时速度有可能还在增大
11.如图所示,木板A长L=6
m,质量为M=8kg,在水平面上向右做直线运动.某时刻木板A速度v0=6m/s,在此时刻对木板A施加一个方向水平向左的恒力F=32N,与此同时,将一个质量m=2kg的小物块B轻放在木板A上的P点(小物块可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),P点到木板A右端距离为lm,木板A与地面间的动摩擦因数为0.16,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:
(1)小物块B从轻放到木板A上开始,经多长时间两者同速?
(2)小物块B从轻放到木板A上开始至离开木板A的过程,恒力F对木板A所做的功及小物块B离开木板A时木板A的速度?
12.如图所示,水平地面上的物体质量为2kg,在方向与水平面成37°角、大小为10N的拉力F作用下移动2m,已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2.在这一过程中,物体受的各力做功多少?合力做功多少?(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
13.如图所示,用沿斜面向上、大小为800
N的力F,将质量为100
kg的物体沿倾角为37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长L=5
m,物体与斜面间的动摩擦因数为0.25.求这一过程中:(g取10
m/s2,sin
37°=0.6,cos
37°=0.8)
(1)物体的重力所做的功;
(2)摩擦力所做的功;
(3)物体所受各力的合力所做的功.
14.如图所示,某人用大小不变的力F拉着放在光滑平面上的物体,开始时与物体相连的绳和水平面间的夹角是α,当拉力F作用一段时间后,绳与水平面间的夹角为β.已知图中的高度h,求绳的拉力FT对物体所做的功,绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计.
参考答案
1.C
【解析】
设斜面的倾角为θ,则滑雪者从O到N的运动过程中克服摩擦力做的功
Wf=μmgcos
θ·xOM+μmgxMN
由题图可知
xOMcos
θ+xMN=s
两式联立可得
Wf=μmgs=0.1×50×10×100
J=5
000
J
A.
1250
J
与上述计算结果5000J不相符,故A不符合题意;
B.
2500
J与上述计算结果5000J不相符,故B不符合题意;
C.
5000
J
与上述计算结果5000J相符,故C符合题意;
D.
7500J与上述计算结果5000J不相符,故D不符合题意
2.C
【解析】
A.木块向下加速运动,故动能增加,由动能定理可知,木块A所受合外力对A做正功,故A错误;
B.B对A的弹力竖直向上,与位移夹角大于90°,则B对A的弹力对A做负功,选项B错误;
C.因为A、B整体具有沿斜面向下的加速度,则加速度有水平向左的分量,则物块A所受B的摩擦力水平向左,由于此摩擦力与位移的夹角小于90°,则B对A的摩擦力做正功,选项C正确;
D.设整体的加速度为a,则
a=gsinθ
将a正交分解为竖直方向分量a1,水平分量a2,如图所示,
对滑块A,由牛顿第二定律得:竖直方向上
mg-N=ma1
水平方向上
f=ma2
假设摩擦力与弹力的合力与水平方向夹角为α,由几何关系得
a1=gsinθsinθ
a2=gsinθcosθ
联立得
即α+θ=,所以B对A的作用力与斜面垂直,所以A对B作用力也垂直斜面向下,即A对B不做功,故D错误。
故选C。
3.D
【解析】
由于小孩在和楼梯发生作用时,脚底受到支持力时脚底未发生位移,而发生位移时脚底已离开楼梯台阶不受到支持力了,故支持力对小孩所做功为零,ABC错误,D正确。
故选D。
4.A
【解析】
对小球进行受力分析:小球受到竖直向下的重力,斜面对它垂直斜面向上的弹力,挡板对它水平向右的弹力,而小球位移方向水平向左,所以只有重力方向与位移方向垂直,故重力不做功,斜面对球的弹力做正功,挡板对球的弹力做负功,故A正确,BCD错误。
故选A。
5.A
【解析】
当有多个力对物体做功的时候,总功的大小就等于用各个力对物体做功的和,由于力F1对物体做功4J,力F2对物体做功3J,所以F1与F2的合力对物体做的总功就为
W=3J+4J=7J
故A正确,BCD错误。
故选A。
6.B
【解析】
ABD.由题F1=mg=0.5N,x1=2cm,F2=1N,根据胡克定律F=kx得

即弹簧伸长了4cm,所以弹簧此时的长度为10cm+4cm=14cm,故AD错误,B正确;
C.此过程中弹簧弹力做功为
由功能关系可知,弹簧的弹性势能增加0.015J,故C错误。
故选B。
7.A
【解析】
A.如图所示,重力在整个运动过程中始终不变,小球在重力方向上的位移为l,所以WG=mgl.故A正确;
B.因为拉力FT在运动过程中始终与运动方向垂直,故不做功,即WFT=0.故B错误;
CD.F阻所做的总功等于每个小弧段上F阻所做功的代数和,运动的弧长为πl,故阻力的功为:WF阻=-(F阻△x1+F阻△x2+…)=-F阻πl.故CD错误;
故选A。
8.D
【解析】
由重力做功公式,可知重力做功和路径无关,仅由初、末位置决定,同一物体只要初、末位置高度差相同,不管斜坡倾角大小,接触面粗糙程度,做功都相同,故ABC错误,D正确。
故选D。
9.ABC
【解析】
A.斜面向右匀速运动,物块也是匀速运动,受力平衡,斜面对物块作用力的大小等于其重力,方向竖直向上,运动方向(位移矢量)始终与斜面作用力垂直,所以不做功,故A正确;
B.物块和斜面一起竖直向上匀速运动,物块受力平衡,斜面对物块的力大小等于物块的重力mg,方向竖直向上,位移方向也向上,做功为
故B正确;
C.物块和斜面一起向左以加速度a移动距离s,物块所受的合力做的功等于mas,
物块受到重力和斜面对物块的力,所以,重力做的功加上斜面对物块做的功之和等于mas,又因为重力做功为零,所以斜面对物块做的功等于mas,故C正确;
D.物块和斜面一起竖直向下以加速度a移动距离s,物块所受的合力做的功等于mas,
物块受到重力和斜面对物块的力,所以,重力做的功加上斜面对物块做的功之和等于mas,又因为重力做功为mgs,所以斜面对物块做的功等于mas-mgs,故D错误。
故选ABC。
10.AD
【解析】
A.恒力做功的表达式
滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,但与运动方向可以相同,也可以相反,物体受滑动摩擦力也有可能位移为零,故可能做负功,也可能做正功,也可以不做功,故A正确;
B.互为作用和反作用的一对摩擦力大小相等,但物体在各自的作用下通过的距离未知,无法判断它们所做的功的大小,故B错误;
C.摩擦力可以做负功,可以不做功,也可以做正功,故C错误;
D.物体克服摩擦力做功时速度有可能减小,也有可能还在增大,故D正确。
故选AD。
11.(1)1s
(2)4m/s
【解析】
(1)由于小物块B与木板A间无摩擦则小物块B离开木板A前始终对地静止,木板A在恒力和摩擦力共同作用下先向右匀减速后向左匀加速,当木板A向右速度减为零时两者同速,设此过程用时t1,研究木板A向右匀减速过程,对木板A应用牛顿第二定律:
解得:a1=6m/s2
木板A向右匀减速时间:s
木板A向右匀减速位移
则小物块B还在木板A上此时两者同速
(2)木板A向左匀加速位移时小物块B离开
小物块B从轻放到木板A上开始至离开木板A过程,恒力F对木板A所做的功:
研究木板A向左匀加速过程,对木板A应用牛顿第二定律:
解得:a2=2m/s2
此时木板A速度:
12.WG=WN=0 WF=16J Wf=-5.6J W合=10.4J
【解析】
分清物体的受力情况,明确物体受到的所有力;再分析每个力与位移的夹角,即可根据功的定义求解.
【详解】
体受重力、支持力、拉力、摩擦力四个力作用,受力分析如图所示,其中重力和支持力与运动方向垂直,不做功,拉力做正功,摩擦力做负功.
拉力F对物体做的功为:WF=F·lcos37°=10×2×0.8J=16J
摩擦力对物体做的功为:Wf=flcos180°=-μ(mg-Fsin37°)l=-0.2×(2×10-10×0.6)×2J=-5.6J
重力和支持力做的功为:WG=WN=0
合力做的功为:W合=WG+WN+WF+Wf=16J-5.6
J=10.4
J
【点睛】
本题考查功的计算,在计算中要注意克服摩擦力做功与负功的意义;同时注意各力和位移之间的夹角的分析.
13.(1)-3000J (2)-1000J (3)0
【解析】
对物体受力分析,根据求解各力做的功.
【详解】
物体受力情况如图所示
(1)根据,得
(2)
由受力分析知,摩擦力
根据,得
(3)
物体做匀速运动,,故.
【点睛】
解题的关键就是要知道各个力与位移夹角的关系,再根据求各个力做功.
14.
【解析】
在绳与水平面的夹角由α变为β的过程中,拉力F的作用点的位移大小为x=h(?),拉力做的功为W=Fx=Fh(?)
答:绳的拉力F对物体所做的功是Fh(?)