[课时跟踪训练]
(满分50分 时间30分钟)
一、选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分,每小题至少有一个选项正确)
1.一个质量为m的物体,在水平拉力F的作用下,在粗糙的水平面上运动,下列哪些说法是正确的( )
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.如果物体做减速直线运动,F也可能对物体做正功
D.如果物体做匀速直线运动,F一定对物体做正功
解析:在水平拉力F的作用下,物体在粗糙的水平面上做加速运动时,拉力F与物体发生的位移同向,因此,F一定对物体做正功,选项A正确;物体做减速直线运动时,拉力F也可能与物体发生的位移同向,即F也可能对物体做正功,故选项B错误、C正确;物体做匀速直线运动时,水平拉力F一定与物体发生的位移同向,即F一定对物体做正功,故选项D正确。
答案:ACD
2.一物块置于水平地面上,在10 N的水平拉力作用下向前移动了 5 m,撤去外力后又向前滑行了3 m。在此过程中,拉力所做的功为( )
A.20 J B.30 J
C.50 J D.80 J
解析:公式W=Flcos α中的lcos α为物体在力F方向上发生的位移,此题中α=0°,l=5 m,将其代入公式得W=10×5×cos 0° J=50 J,答案为C。
答案:C
3.如图1所示,物体A、B叠放着,A用绳系在固定的墙上,用力F拉着B右移。用F拉、FAB、FBA分别表示绳中拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力,则下面叙述中正确的是( ) 图1
A.F做正功,FAB做负功,FBA做正功,F拉不做功
B.F、FBA做正功,FAB、F拉不做功
C.F做正功,FAB做负功,FBA和F拉不做功
D.F做正功,其他力都不做功
解析:由W=Flcos α知,力F的作用点位移不为0,且位移的方向与F的方向相同,所以F做正功;绳中拉力F拉的作用点位移为0,所以F拉不做功;FBA的作用点位移为0,则FBA不做功;FAB的作用点位移不为0,且位移的方向与FAB的方向相反,所以FAB做负功。故C正确。
答案:C
4.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,物体运动的速度图象如图2所示,则下列说法正确的是(取g=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 图2
D.物体克服摩擦力做功175 J
解析: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+Ff=ma1,Ff=ma2联立,得F=10 N,Ff=-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WFf=Ff(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。
答案:AD
5.如图3所示,恒力F通过定滑轮将质量为m的物体P提升,物体P向上的加速度为a,在P上升h的过程中,力F做功为( )
A.mgh B.Fh
C.(F+ma)h D.m(g+a)h 图3 解析:根据牛顿第二定律有F-mg=ma,所以F=m(g+a),则恒力F做功为W=Fh=m(g+a)h。
答案:BD
6.如图4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,斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体m与斜面体相对静止。关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是( )
图4
A.支持力一定做正功 B.摩擦力一定做正功
C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做负功
解析:支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功。
而摩擦力是否存在需要讨论。
当a=gtan θ时,摩擦力不存在,不做功
当a>gtan θ,摩擦力沿斜面向下,做正功
当a<gtan θ,摩擦力沿斜面向上,做负功。
综上所述,B是错误的。
答案:B
7.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为F,则从抛出点至落回到原出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为( )
A.0 B.-Fh
C.-2Fh D.-4Fh
解析:把握好力的方向与位移的夹角是决定做功的正、负的关键。正确答案应为C,很多同学错选 A,原因是他们认为整个过程的位移为零,由W=Flcos α可得WF=0,造成这一错误的原因是没有掌握公式W=Flcos α中的F必须为恒力,正确的分析是:物体在上升过程和下落过程中空气阻力都阻碍物体运动,都做负功,所以全过程中空气阻力对物体做功为:WF=WF上+WF下=-Fh+(-Fh)=-2Fh。
答案:C
8.一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t的变化规律分别如图5(a)和(b)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( )
图5
A.W1=W2=W3 B.W1<W2<W3
C.W1<W3<W2 D.W1=W2<W3
解析:各秒内位移等于速度图线与横轴所围的“面积”,由(b)图可知:x1=×1×1 m=0.5 m,x2=×1×1 m=0.5 m,x3=1×1 m=1 m,结合(a)图力的大小,可以求得:W1=1×0.5 J=0.5 J,W2=3×0.5 J=1.5 J,W3=2×1 J=2 J,所以选B。
答案:B
二、非选择题(本题共2小题,共18分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
9.(9分)如图6所示,质量为m的物体在恒力F作用下,由静止开始加速运动,发生的位移为l,物体与接触面间的动摩擦因数为μ,则:(图中角θ为已知)
图6
(1)恒力F做的功各是多少?
(2)物体克服摩擦阻力做的功又各是多少?
解析:(1)各图中恒力F做的功
甲图:W1=Fl
乙图:W2=Flcos (-θ)=Flsin θ
丙图:W3=Flcos θ
(2)各图中阻力做的功
甲图:W4=-μmgl
乙图:W5=-μ(mg-Fcos θ)l
丙图:W6=-μ(mg+Fsin θ)l
各图中物体克服阻力做功分别为μmgl
μ(mg-Fcos θ)l μ(mg+Fsin θ)l
答案:(1)Fl Flsin θ Flcos θ
(2)μmgl μ(mg-Fcos θ)l μ(mg+Fsin θ)l
10.(9分)人在A点拉着绳子,通过一定滑轮吊起一质量m=50 kg的物体,如图7所示。开始时绳与水平方向间的夹角为60°,在匀速提起物体的过程中,人由A点沿水平方向运动了l=2 m到达B点,此时绳与水平方向成30°角。求人对绳的拉力做了多少功。(取g=10 m/s2) 图7
解析:人对绳的拉力的方向时刻在变,是变力,故不能用W=Flcos α直接求拉力的功。但人对绳的拉力所做的功和绳对物体的拉力所做的功是相等的,物体匀速上升,则绳的拉力恒等于重力。设滑轮距人手的高度为h,则h(cot 30°-cot 60°)=l,
人由A运动到B<
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