2024-2025學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律12追尋守恒量-能量功課后作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE6追尋守恒量——能量功eq\o(\s\up7(限時：45分鐘),\s\do5())一、單項(xiàng)選擇題1．以肯定的速度豎直向上拋出一個小球，小球上升的最大高度為h，空氣的阻力大小恒為f，則從拋出至落回動身點(diǎn)的過程中，空氣阻力對小球做的功為(C)A．0 B．－fhC．－2fh D．－4fh解析：從全過程看，空氣的阻力為變力，但將整個過程分為兩個階段：上升階段和下落階段，小球在每個階段受到的阻力都為恒力，且總是跟小球運(yùn)動的方向相反，所以空氣阻力對小球總是做負(fù)功．全過程空氣阻力對小球做的功等于兩個階段所做功的代數(shù)和，即W＝W上＋W下＝(－fh)＋(－fh)＝－2fh.空氣阻力、摩擦阻力是一種特別的力，在計(jì)算這種力做的功時，不行簡潔地套用功的計(jì)算公式W＝Fxcosα，得出W＝0的錯誤結(jié)論．從上面的正確結(jié)果可以看出：空氣阻力做的功在數(shù)值上等于阻力與全過程中小球路程的乘積．故選C.2．一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)驗(yàn)了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動過程，則電梯對人的支持力的做功狀況是(D)A．加速時做正功，勻速時不做功，減速時做負(fù)功B．加速時做正功，勻速和減速時做負(fù)功C．加速和勻速時做正功，減速時做負(fù)功D．始終做正功解析：在加速、勻速、減速的過程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對人做正功，故D正確．3．在伽利略試驗(yàn)中，小球從斜面A上離斜面底端為h高處滾下斜面，通過最低點(diǎn)后接著滾上另一個斜面B，小球最終會在斜面B上某點(diǎn)停下來而后又下滑，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度仍為h，在小球運(yùn)動過程中，下面的敘述正確的是(C)①小球在A斜面上運(yùn)動時，離斜面底端的豎直高度越來越小，小球的運(yùn)動速度越來越大②小球在A斜面上運(yùn)動時，動能越來越小，勢能越來越大③小球在B斜面上運(yùn)動時，速度越來越大，離斜面底端的高度越來越?、苄∏蛟贐斜面上運(yùn)動時，動能越來越小，勢能越來越大A．①② B．②③C．①④ D．③④解析：動能與物體的質(zhì)量、速率有關(guān)；勢能與物體的質(zhì)量、高度有關(guān)．故C項(xiàng)正確．4．起重機(jī)的吊鉤下掛著質(zhì)量為m的木箱，假如木箱以加速度a勻減速下降了高度h，則木箱克服鋼索拉力所做的功為(D)A．mgh B．m(a－g)hC．m(g－a)h D．m(a＋g)h解析：克服鋼索拉力所做的功就是鋼索做的負(fù)功的大小，因鋼索的拉力F＝m(g＋a)，所以WF＝－m(g＋a)h，即克服鋼索拉力所做的功為m(g＋a)h.5.如圖所示，同一物體分別沿斜面AD和BD自頂點(diǎn)由靜止起先下滑，該物體與斜面間的動摩擦因數(shù)相同．在滑行過程中克服摩擦力做的功分別為WA和WB，則(B)A．WA>WB B．WA＝WBC．WA<WB D．無法確定解析：設(shè)斜面AD、斜面BD與水平面CD所成夾角分別為α、θ，依據(jù)功的公式，得WA＝μmgcosα·lAD＝μmglCD，WB＝μmgcosθ·lBD＝μmglCD，所以選B.6．如圖，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的豎直板攔住一個光滑球，當(dāng)斜劈沿水平面對左勻加速運(yùn)動(球與擋板間仍有彈力)的過程中，以下說法中正確的是(D)A．小球的重力做負(fù)功B．斜面對球的彈力不做功C．擋板對球的彈力做正功D．小球受到的合力做正功解析：小球的重力豎直向下，與位移方向垂直，故重力不做功，A錯．斜面對小球的彈力垂直斜面對上，擋板對小球的彈力水平向右，而小球位移方向水平向左，所以斜面對小球的彈力做正功，擋板對小球的彈力做負(fù)功，B、C錯．小球加速度方向向左，所以合外力方向向左，位移也向左，所以合外力做正功，故D正確．二、多項(xiàng)選擇題7．關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動中太陽引力對行星做功問題，下列說法正確的是(AC)A．沿圓軌道運(yùn)動時，太陽引力對行星不做功B．沿橢圓軌道運(yùn)動時，由近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動過程中引力做正功C．沿橢圓軌道運(yùn)動時，由近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動過程中引力做負(fù)功D．沿橢圓軌道運(yùn)動時，隨意時刻引力都做功解析：沿圓軌道運(yùn)動時，太陽引力與行星速度方向始終垂直，因此引力不做功；沿橢圓軌道由近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動過程中引力與速度方向成鈍角，因此引力做負(fù)功；在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)引力與速度方向垂直不做功．8.如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對物體的做功狀況可能是(ACD)A．始終不做功B．先做負(fù)功后做正功C．先做正功后不做功D．先做負(fù)功后不做功解析：設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時的速度大小為v2.分以下三種狀況探討：①當(dāng)v1＝v2時，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動，傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對物體始終不做功，A選項(xiàng)正確．②當(dāng)v1<v2時，物體相對傳送帶向右運(yùn)動，物體受到的滑動摩擦力方向向左，則物體先做勻減速運(yùn)動直到速度減為v1再做勻速運(yùn)動，故傳送帶對物體先做負(fù)功后不做功，D選項(xiàng)正確．③當(dāng)v1>v2時，物體相對傳送帶向左運(yùn)動，物體受到的滑動摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運(yùn)動直到速度達(dá)到v1再做勻速運(yùn)動，故傳送帶對物體先做正功后不做功，C選項(xiàng)正確．三、非選擇題9．質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖所示．一個質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了l，同時木板前進(jìn)了x，若滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，求摩擦力對滑塊、對木板所做的功各為多少？滑動摩擦力對滑塊、木板做的總功是多少？答案：－μmg(l＋x)μmgx－μmgl解析：由題圖可知，木板的位移為xM＝x時，滑塊的位移為xm＝l＋x，m與M之間的滑動摩擦力f＝μmg.由公式W＝Fxcosα可得，摩擦力對滑塊所做的功為Wm＝μmgxmcos180°＝－μmg(l＋x)，負(fù)號表示做負(fù)功．摩擦力對木板所做的功為WM＝μmgxM＝μmgx.滑動摩擦力對滑塊、木板做的總功：W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋x)＋μmgx＝－μmgl.10．如圖所示，足夠長水平傳送帶以2m/s的速度勻速運(yùn)行，將一質(zhì)量為2kg的工件沿豎直向下的方向輕輕放在傳送帶上(設(shè)傳送帶的速度不變)，如工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.2，則放手后工件在5s內(nèi)的位移是多少？摩擦力對工件做功為多少？(g取10m/s2)答案：9m4J解析：工件放在傳送帶上瞬間，工件所受合外力為工件所受到的摩擦力，所以工件的加速度為：a＝μg＝0.2×10m/s2＝2m/s2，經(jīng)過t＝eq\f(v,a)＝1s工件的速度與傳送帶速度相同，以后工件就隨傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動，所以工件在5s內(nèi)的位移是l＝eq\f(1,2)×2×1m＋2×4m＝1m＋8m＝9m，工件在1s內(nèi)的位移s1＝eq\f(1,2)at2＝1m，Wf＝μmgs1＝0.2×2×10×1J＝4J.11．如圖所示，一質(zhì)量m＝4.0kg的物體，由高h(yuǎn)＝2.0m，傾角θ＝53°的固定斜面頂端滑究竟端．物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2.求物體所受合外力做的功．(g取10m/s2)答案：68J解析：以物體為探討對象，物體受重力mg、摩擦力f、支持力FN作用，其受力狀況如下圖所示．方法一：先求出各個力所做的功，再求總功．FN＝mgcosθ，f＝μFN＝μmgcosθ，物體的位移為l＝h/sinθ，依據(jù)功的公式可求出重力做的功為WG＝mgh＝4.0×10×2.0J＝80J.摩擦力做的功為Wf＝－f·l＝－μmgcosθ·eq\f(h,sinθ)＝－0.2×4.0×10×2.0×eq\f(3,4)J＝－12J.支持力做的功為WN＝0，故物體所受合外力做的功為W總＝WG＋Wf＋WN＝80－12J＝68J.方法二：先求物體的合外力，再求合外力的功．如圖所示，物體所受的合外力為F合＝mgsinθ－f＝mgsinθ－μmgcosθ＝4.0×10×(0.8－0.2×0.6)N＝27.2N物體的位移為l＝h/sinθ＝eq\f(2,0.8)m＝2.5m，故物體所受合外力做的功為W總＝F合·l＝27.2×2.5J＝68J.12．起重機(jī)把重為2×103kg的重物從地面豎直提升到高18m的地方．試求以下兩種狀況中起重機(jī)鋼繩對重物所做的功．(1)勻速提升；(2)以加速度a＝2m/s2勻加速向上提升．(g取10m/s2)答案：(1)3.6×105J(2)4.32×105J解析：在日常生活中和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域往往須要計(jì)算力對物體所做的功．在計(jì)算力對物體所做的功時，肯定要分析清晰是哪個力在哪段位移內(nèi)對物體所做的功