1.1 机械功 同步训练— 2020-2021学年鲁科版（2019）高中物理必修第二册word版含答案

(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
第1节
机械功
一、单选题
1.如图所示，在水平向左匀速行驶的车厢中，站在车内的人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止。则下列分析正确的是（??
）
A.?人对车厢的作用力不做功
B.?人对车厢的作用力做正功
C.?车厢对人的作用力做正功
D.?车厢对人的作用力做负功
2.如图所示，在水平地面上，一物块在与水平方向成θ角的恒力F作用下，水平向右运动了一段位移x。在此过程中，恒力F对物体所做的功为（??
）
A.?正功??????????????????????????????????????B.?0??????????????????????????????????????C.?Fx??????????????????????????????????????D.?
3.一物体在水平拉力F的作用下沿水平面运动。已知拉力F随物体运动位移x的变化情况如图所示。则在
的运动过程中，拉力F做的功为（??
）
A.???????????????????????????????????????B.???????????????????????????????????????C.???????????????????????????????????????D.?
4.质量为1kg的物体沿水平方向做直线运动，其v-t图像如图所示，则下列说法中正确的是（??
）
A.?第1s内合外力做的功为4J????????????????????????????????????B.?1s~3s内合外力做的功为4J
C.?3s~5s内合外力做的功为-8J????????????????????????????????D.?5s~7s内合外力做的功为-8J
5.下列说法正确的是（??
）
A.?作用力做正功时，反作用力也可以做正功
B.?作用力做正功时，反作用力一定做负功
C.?静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功
D.?系统内相互作用的两物体间的一对摩擦力做功的总和等于零
6.物体受到两个互相垂直的作用力而运动，已知力F1做功6J，物体克服力F2做功8J，则力F1、F2的合力对物体做功（?
）
A.?14J???????????????????????????????????????B.?10J???????????????????????????????????????C.?2J???????????????????????????????????????D.?
2J
7.用恒力F拉着质量为M的物体沿水平面匀速前进s距离，已知恒力F与水平面的夹角为
、方向斜向上，物体与地面间的动摩擦因数为
，重力加速度取g，则这一过程中恒力F做功为（??
）
A.???????????????????????????B.???????????????????????????C.???????????????????????????D.?
8.如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力(??
)
A.?等于零，对人不做功???????????????????????????????????????????B.?水平向左，对人做负功
C.?水平向右，对人做正功???????????????????????????????????????D.?沿斜面向上，对人做正功
二、多选题
9.如图，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是（??
）
A.?重力对人做负功??????????B.?摩擦力对人做正功??????????C.?支持力对人做正功??????????D.?合力对人做功为零
10.如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体始终相对静止．则过一段时间后，关于m的说法中正确的是（??
）
A.?支持力一定要做功??????????B.?摩擦力做正功??????????C.?摩擦力可能不做功??????????D.?合外力做功可能为零
11.下列说法正确的有(??
)
A.?－10
J的功大于＋5
J的功???????????????????????????????????B.?功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功
C.?一个力对物体做了负功，则这个力一定为负????????D.?功是矢量，正、负表示方向
12.物体受水平力F作用，在粗糙水平面上运动，下列说法中正确的是（??
）
A.?如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功???B.?如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功
C.?如果物体做减速运动，F也可能对物体做正功??????D.?如果物体做减速直线运动，F一定对物体做正功
三、填空题
13.物体放置在光滑水平面上，在水平拉力F的作用下，且在力的方向上移动的距离为L，恒力F所做的功为________，若置于粗糙斜面，仍在恒力F，且在力的方向移动的距离为L，此次恒力F做的功________第一次恒力F做的功（填“小于”或“等于”）。
14.?
2022年冬奥会将在北京举行。高山滑雪是冬奥会的一个比赛项目，因运动快、惊险刺激而深受观众喜爱。如图所示，运动员从高处滑至坡底的过程中，运动员所受重力做________（选填“正功”或“负功”），运动员所受摩擦力做________（选填“正功”或“负功”）。
15.如图所示，用
的拉力
在水平面上拉着物体行走了
已知拉力和水平方向的夹角是
，则拉力
对车做功是________
，若车受到的阻力是
，则这个过程中，车克服阻力做功是________
．（
）
四、计算题
16.静止在水平地面上的木箱，质量m=50kg，木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.4，若用大小为400N、方向与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动，使木箱能够到达50m远处，拉力最少做多少功？（cos
37°=0.8，取g=10m/s2）
17.如图所示，用F=10N的水平拉力，使质量m=2.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动，求：
（1）物体加速度a的大小；
（2）物体从静止到t=2.0s这段时间的位移：
（3）物体从静止到t=2.0s这段时间内拉力做的功。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
A
【解析】【解答】AB．水平向左匀速行驶的车厢中，人受力平衡，合力为零，人对车厢作用力有推力，摩擦力，压力，推力和摩擦力大小相等方向相反，压力方向竖直向下，压力不做功，故人对车厢的作用力不做功，A符合题意，B不符合题意；
CD．同理可知，车厢对人的作用力不做功，C不符合题意，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】人对车厢的作用力是人对车厢所有力的合力，分析各个力做功情况，方便解题。
2.【答案】
A
【解析】【解答】F为恒力，x为位移，θ为力与位移的夹角，故F做的功为
力和位移夹角小于90°，做正功，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】当力的方向与运动方向垂直的时候，力是不做功的，力如果做功，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角，当α小于90度时，力做正功，当α大于90度时，力做负功。
3.【答案】
B
【解析】【解答】0～2m力F做功W1=F1x1=2N×2m=4J
2～4m力F做功W2=F2x2=-1N×2m=-2J
4～8m力F做功W3=F3x3=4N×4m=16J
这个运动过程中F做的总功为W=W1+W2+W3=4J+（-2J）+16J=18J
B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs。
4.【答案】
C
【解析】【解答】A．根据动能定理
，第1s内合外力做的功为8J，A不符合题意；
B．根据动能定理
，1s~3s内合外力做的功为0，B不符合题意；
C．根据动能定理
，3s~5s内合外力做的功为-8J，C符合题意；
D．根据动能定理
，5s~7s内合外力做的功为8J，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】v-t图像中，图像与时间轴所围成的面积是位移，图像的斜率是加速度，利用牛顿第二定律求解合外力，进而求出合外力做功，结合选项分析即可。
5.【答案】
A
【解析】【解答】AB．作用力和反作用力是作用在两个相互作用的物体之上的；作用力和反作用力可以同时做正功；如冰面上两个原来静止的小孩子相互推一下之后，两人同时后退，则两力做正功，A符合题意B不符合题意。
C．静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，也可以不做功，C不符合题意。
D．物体间有相对滑动时，伴随机械能的损耗（转化为内能），所以一对滑动摩擦力做功的总和恒为负值。D不符合题意
故答案为：A
【分析】当力的方向与运动方向垂直的时候，力是不做功的，力如果做功，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角，当α小于90度时，力做正功，当α大于90度时，力做负功。
6.【答案】
D
【解析】【解答】ABCD．合力对物体做功等于个分力对物体做功的代数和，即F1、F2的合力对物体做功
ABC不符合题意，D符合题意；
故答案为：D．
【分析】对物体进行受力分析，明确所受到的力的大小和方向，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角。
7.【答案】
D
【解析】【解答】对物体受力分析可知，竖直方向受力平衡，有
摩擦力大小为
因为物体匀速运动，物体动能不变，由动能定理得
计算得出
由功的定义式可得
ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对物体进行受力分析，明确所受到的力的大小和方向，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角。
8.【答案】
C
【解析】【解答】人的加速度斜向右上方，即加速度有水平向右的分量，可知人的脚所受的静摩擦力水平向右，摩擦力的方向与位移方向成锐角，则静摩擦力做正功。
故答案为：C。
【分析】当力的方向与运动方向垂直的时候，力是不做功的，力如果做功，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角，当α小于90度时，力做正功，当α大于90度时，力做负功。
二、多选题
9.【答案】
A,C,D
【解析】【解答】A．由于人受到的重力方向是竖直向下的，而人的运动方向是斜向右上方，重力与人的运动方向的夹角大于
，故重力对人做负功，A符合题意；
B．人站在扶梯上，只受重力和支持力，人没有在水平方向的运动趋势，故他不受摩擦力的作用，所以也就谈不上摩擦力对人的做功问题，B不符合题意；
C．支持力是向上的，该力与人的运动方向的夹角小于
，故支持力对人做正功，C符合题意；
D．由于人做的是匀速直线运动，故人受到的力是平衡力，其合力为0，故合力对人做的功也为0，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】当力的方向与运动方向垂直的时候，力是不做功的，力如果做功，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角，当α小于90度时，力做正功，当α大于90度时，力做负功。
10.【答案】
A,C
【解析】【解答】由功的计算公式W=FScosα可知，支持力方向垂直斜面向上，与位移的方向夹角小于90°，支持力一定做正功，A符合题意；摩擦力是否存在需要讨论：当加速度较小时，摩擦力Ff沿斜面向上，即a＜gtan
θ，摩擦力沿斜面向上，做负功。当加速度较大时，摩擦力Ff沿斜面向下，即a＞gtan
θ，摩擦力沿斜面向下，做正功。当a=gtanθ时，摩擦力不存在，不做功，C符合题意，B不符合题意；合力水平向左，与运动方向相同，合力做正功，D不符合题意。
故答案为：AC
【分析】求解恒力做功，利用公式W=Fs
cosα求解即可，其中α是力与位移的夹角，当α小于90度时，力做正功，当α大于90度时，力做负功。
11.【答案】
A,B
【解析】【解答】功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作用（即力对物体做功）还是力对物体起阻力作用（即物体克服外力做功）．A、B、符合题意．
故答案为：AB
【分析】本题考查对正负功的理解，功的正负反应的是力的作用效果，正功，说明该力为动力；负功，说明该力是阻力。因此功为标量，正负不表示方向。
12.【答案】
A,C
【解析】【解答】解：A、判断一个力对物体做正功还是负功，看F与s之间的夹角．物体做加速时，F与s的夹角一定小于90度，一定做正功，故A正确；
B、如果物体做减速直线运动时，F的方向可能与运动方向相同（小于摩擦力），也可能与运动的方向相反，故F可能做正功也可能做负功，B错误D错误；
C、物体做减速运动时，F与s的夹角可以成任意角度，即F可能与s同向，也可能与s反向，故可能做正功或负功，故C正确；
故选：AC．
【分析】根据恒力做功的表达式W=FScosθ进行判断．
三、填空题
13.【答案】
FL；等于
【解析】【解答】由功的定义可知，物体放置在光滑水平面上，恒力F所做的功为
若置于粗糙斜面，恒力F所做的功为
即两次恒力F所做的功相等。
【分析】根据功的定义答题。
14.【答案】
正功；负功
【解析】【解答】运动员从高处滑至坡底的过程中，运动员有竖直向下方向的位移，则所受重力做正功，运动员所受摩擦力方向与运动方向相反，则摩擦力做负功。
【分析】当力的方向与运动方向垂直的时候，力是不做功的，力如果做功，利用公式W=Fs
cosα求解外力做功即可，其中α是力与位移的夹角，当α小于90度时，力做正功，当α大于90度时，力做负功。
15.【答案】
120；100
【解析】【解答】拉力
对车做功为
．
故拉力
对车做的功为
．
摩擦力对物体做功为：
．故车克服阻力做功为
．
故本题答案是：(1).
120;???
(2).
100
【分析】利用恒力做功的表达式可以求出拉力和阻力做的功。
?
四、计算题
16.【答案】欲使拉力做功最少，物体运动到50m处速度刚好为零
设加速时的加速度为a
减速时的加速度为a′
由牛顿第二定律得
加速时
水平方向：Fcos37°﹣μFN=ma
竖直方向：Fsin37°+FN﹣mg=0
减速时：μmg=ma′
且有v2=2a1x1=2a2x2
x1+x2=x
联立解得x1=24m
拉力做功为W=Fx1cos37°=400×24×0.8J=7680J
【解析】【解答】欲使拉力做功最少，物体运动到50m处速度刚好为零
设加速时的加速度为a
减速时的加速度为a′
由牛顿第二定律得
加速时
水平方向：Fcos37°﹣μFN=ma
竖直方向：Fsin37°+FN﹣mg=0
减速时：μmg=ma′
且有v2=2a1x1=2a2x2
x1+x2=x
联立解得x1=24m
拉力做功为W=Fx1cos37°=400×24×0.8J=7680J
【分析】通过牛顿第二定律求出加速和减速时的加速度，利用运动学公式求出在拉力F作用下通过的最小位移，有功的公式求的拉力做功
17.【答案】
（1）解：
由图可知，对物体受力分析，物体只有水平方向的合外力F，由牛顿第二定律F=ma得，
（2）解：因为初速为零，由位移公式得，v0=0
?
a=5m/s2??
?t=2.0s
x=10m
（3）解：
由W=Fx得，F=10N
?
x=10m
W=Fx=100J
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可以求出加速度的大小；
（2）用位移公式可以求出物体运动的位移.
（3）根据
W=Fx
求恒力做功.
?