高中物理 机械能守恒定律 第二节 功课时作业 新人教版必修1.docx

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高中物理机械能守恒定律第二节功课时作业新人教版必修1

2019-2020年高中物理机械能守恒定律第二节功课时作业新人教版必修1

一、选择题

1．下列说法中正确的是（　　）

A．功是矢量，正、负表示方向

B．功是标量，正表示外力对物体做功，不是物体克服外力做功

C．力对物体做正功还是做负功，取决于力和位移的方向关系

D．力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量

[解析]　功是标量但有正负之分，正功、负功反映的是做功的力是动力还是阻力．

[答案]　BCD

2．关于摩擦力和功，下列说法正确的是（　　）

A．静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功

B．静摩擦力对物体不一定做功，滑动摩擦力对物体一定做功

C．静摩擦力对物体一定做功，滑动摩擦力对物体可能不做功

D．静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功

[解析]　力对物体做功，必须具备两个条件：

力和在力的方向上的位移．判断摩擦力是否做功及做什么功，要具体分析受力物体在摩擦力方向上是否有位移及位移的方向与摩擦力的方向是相同还是相反．

[答案]　D

3．有一根轻绳拴了一个物体，如图所示，在悬点O以加速度a向下做减速运动时，作用在物体上的各力做功的情况是（　　）

A．重力做正功，拉力做负功，合力做负功

B．重力做正功，拉力做负功，合力做正功

C．重力做正功，拉力做正功，合力做正功

D．重力做负功，拉力做负功，合力做正功

[解析]　重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向做负功，由于做减速运动，所以物体所受合力向上，与位移反向，做负功．

[答案]　A

4．如图所示，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量相等，在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F2推物体，两种情况下两物体都做匀速直线运动，经相同的位移，则F1和F2对物体所做的功W1和W2的关系为（　　）

A．W1＝W2　　　　　　　B．W1>W2

C．W1

[解析]　在题图甲中，F1cosθ＝μ（mg－F1sinθ），所以F1＝

，在题图乙中，F2cosθ＝μ（mg＋F2sinθ），所以F2＝

从而知F1

[答案]　C

5．在xx年亚冠联赛的一场比赛中，足球运动员飞起一脚用60N的力将足球踢出，足球沿草地运动了40m后停止运动，关于足球运动员对足球做功的情况，下列说法正确的是（　　）

A．运动员对足球做的功是2400J

B．运动员对足球没有做功

C．运动员对足球做了功，但不能确定其大小

D．以上说法都不对

[解析]　运动员踢球的力是60N，但此力作用的位移不知道，40m是球离开运动员后运动的位移，故由公式求不了运动员对物体所做的功，故A错；在运动员的作用下，小球离开运动员后运动了一段，可见，运动员对足球是做了功的，但由题目所给的数据，我们没法确定运动员对足球所做的功，所以C正确．

[答案]　C

6．两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如右图所示．物体通过一段位移，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则F1、F2的合力对物体做功为（　　）

A．7JB．1J

C．5JD．3.5J

[解析]　作用在物体上的几个力的总功等于各个力对物体做功的代数和．但在具体计算中，往往受到力的合成的知识的干扰，用平行四边形定则去求几个力的总功．

[答案]　A

7．用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升．如果前后两过程的运动时间相同，不计空气阻力，则（　　）

A．加速过程中拉力的功比匀速过程中拉力的功大

B．匀速过程中拉力的功比加速过程中拉力的功大

C．两过程中拉力的功一样大

D．上述三种情况都有可能

[解析]　物体匀加速上升过程中，设加速度为a，上升时间为t，则拉力F＝ma＋mg.上升高度为h＝

at2.所以拉力的功W＝

（ma＋mg）at2.物体匀速上升过程中，拉力F′＝mg.上升高度h′＝at2.所以拉力的功W′＝F′h′＝mgat2.因为a大小不定，则可能W>W′，W

[答案]　D

8．质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力作用2s后被撤去，物体运动的速度图象如图所示，则下列说法正确的是（g取10m/s2）（　　）

A．拉力F做功150J

B．拉力F做功350J

C．物体克服摩擦力做功100J

D．物体克服摩擦力做功175J

[解析]　由图象可以求出a1＝2.5m/s2（前2s），根据F－Ff＝ma1，a1＝2.5m/s2，根据Ff＝ma2，联立求得F＝10N，Ff＝5N，由图象还可求出前2s的位移，s1＝15m，s2＝20m．所以拉力做功WF＝Fs1＝10×15J＝150J，Wf＝Ff·（s1＋s2）＝5×（15＋20）J＝175J，故选D.

[答案]　AD

二、非选择题

9．如图所示，物体质量为1kg，斜向上的拉力F＝10N，物体和水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体在F的作用下由静止开始运动10s，则在这段时间内拉力F对物体做功为__________J（g取10m/s2）．

[解析]　物体在竖直方向受到的合力为零：

FN＋Fsin37°＝mg.摩擦力大小为Ff＝μFN，水平方向的合力产生的加速度为a，则Fcos37°－Ff＝ma.物体在t＝10s内的位移s＝

at2，联解得：

s＝300m，则在这段时间内拉力F对物体做功W＝Fscos37°＝2400J.

[答案]　2400

10．如图所示，用F＝40N的水平推力推一个质量m＝3kg的木块，使其沿着斜面向上移动2m，木块和斜面间的动摩擦因数为μ＝0.1，则在这一过程中，F做的功为__________J，物体克服摩擦力做的功为__________J，重力做的功为__________J（g取10m/s2）．

[解析]　物体向上运动的过程中受到四个力作用：

竖直向下的重力G＝30N，方向跟位移方向夹角为127°；水平向右的推力F＝40N，方向跟位移方向夹角为37°；垂直于斜面向上的支持力FN＝mgcos37°＋Fsin37°＝48N，方向跟位移方向夹角为90°；沿着斜面向下的摩擦力Ff＝μFN＝4.8N，

方向跟位移方向夹角为180°.所以推力F做功WF＝Fs·cos37°＝64J，摩擦力做功WFf＝Ffscos180°＝－9.6J，即物体克服摩擦力做了9.6J的功；重力做功为WG＝Gscos127°≈－36J.

[答案]　64　9.6　－36

11．如图所示，一质量m＝4.0kg的物体，由高h＝2.0m、倾角θ＝53°的固定斜面顶端滑到底端．物体与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.2.求物体所受合外力做的功．

[解析]　以物体为研究对象，物体受重力mg、摩擦力F′、支持力FN作用，其受力情况如图所示．

解法1：

先求出各个力所做的功，再求总功．

FN＝mgcosθ，F′＝μFN＝μmgcosθ.

物体的位移s＝

，根据功的公式，重力做的功为

WG＝mgh＝4.0×10×2.0J＝80J.

摩擦力做的功WF′＝－F′s＝－μmgcosθ·

＝－0.2×4.0×10×2.0×

J＝－12J，支持力的功WFN＝0.

故合外力的功W＝WG＋WF′＋WFN＝（80－12）J＝68J.

解法2：

先求物体的合外力，再求合外力的功．

物体所受合外力F合＝mgsinθ－F′＝mgsinθ－μmgcosθ＝4.0×10×（0.8－0.2×0.6）N＝27.2N.

物体的位移s＝

＝

m＝2.5m.

故合外力的功W＝F合·s＝27.2×2.5J＝68J.

[答案]　68J

12．如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手.设在摆球运动过程中空气阻力F阻的大小不变，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、绳的拉力FT、空气阻力F阻各做了多少功？

[解析]　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.

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AB在竖直方向上的投影L，所以WG＝mgL.

如图所示，F阻所做的总功就等于每个小弧段上F阻所做功的代数和．即WF阻＝－（F阻Δx1＋F阻Δx2＋…）＝－

F阻πL.

故重力mg做的功为mgL，绳子拉力做功为零，空气阻力所做的功为－

F阻πL.

[答案]　WG＝mgL　WFT＝0　WF阻＝－

F阻πL

2019-2020年高中物理机械能守恒定律第五节探究弹性势能的表达式课时作业新人教版必修1

一、选择题

1．撑杆跳高是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑杆跳起过程中的说法中正确的是（　　）

A．运动员撑杆刚刚触地时，杆弹性势能最大

B．运动员撑杆跳起到达最高点时，杆弹性势能最大

C．运动员撑杆触地后上升到达最高点之前某时刻，杆弹性势能最大

D．以上说法均有可能

[解析]　杆的形变量最大时，弹性势能最大，杆的最大形变量位置应该在运动员上升阶段达最高点之前的某一时刻，故只有选项C正确．

[答案]　C

2．在水平面上竖直放置一轻弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧速度减为零时（　　）

A．物体的重力势能最大　　　B．物体的动能最大

C．弹簧的弹性势能最大D．弹簧的弹性势能最小

[解析]　物体压缩弹簧速度减为零时，即物体处于最低位置，此时重力势能最小，动能为零，弹簧的压缩量最大，弹性势能最大，故正确答案为C.

[答案]　C

3．关于弹力做功与弹性势能变化的关系，我们在进行猜想时，可以参考对重力做功与重力势能变化的关系的讨论，则下面的猜想有道理的是（　　）

①弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将增加

②弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少

③弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将增加

④弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将减少

A．①④　　　B．②③　　　C．①③　　　D．②④

[解析]　弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少；当弹力做负功时，弹性势能将增加．故选项B正确．

[答案]　B

4．下列现象中，物体的弹性势能转化为动能的是（　　）

A．秋千在最高处荡向最低处

B．张开的弓把箭水平射出去

C．骑自行车匀速驶上斜坡

D．跳水运动员从跳板上跳起

[解析]　A项是重力势能转化为动能；C项是化学能转化为动能和势能．选项B、D均为弹性势能转化为动能．

[答案]　BD

5．讨论弹性势能，要从下述问题的分析入手的是（　　）

A．重力做功B．弹力做功

C．弹簧的劲度系数D．弹簧的形变量

[解析]　弹性势能与弹力做功有关，弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．

[答案]　B

6．两弹簧的劲度系数之比为1∶2，在弹性限度内的形变量之比为2∶1，则它们的弹性势能之比为（　　）

A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1

[解析]　弹性势能与形变量的二次方成正比，与劲度系数成正比，选项B正确．

[答案]　B

7．在一次演示实验中，一个压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一个小物体，测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滑动的距离x如下表所示．由此表可以归纳出小物体滑动的距离x跟弹簧压缩的距离d之间的关系，并猜测弹簧的弹性势能Ep跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是（选项中k1、k2是常量）（　　）

实验次数

1

2

3

4

d/cm

0.50

1.00

2.00

4.00

x/m

4.98

20.02

80.10

319.5

A.x＝k1d，Ep＝k2dB．x＝k1d，Ep＝k2d2

C．x＝k2d2，Ep＝k1dD．x＝k1d2，Ep＝k2d2

[解析]　从数据比较可得出x/d2是一常量，所以说x∝d2，因此猜想弹簧的弹性势能也与d2成正比．

[答案]　D

8．有一种玩具弹簧枪，如图所示．扣动扳机后，弹簧把弹丸弹射出去．以下说法中正确的是（　　）

A．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，弹簧的弹性势能减少了

B．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，弹簧的弹性势能转化为弹丸的动能了

C．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，如果弹丸的质量较大，它获得的动能就会少一些

D．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，如果弹丸的质量较小，它获得的动能就会少一些

[解析]　由功能关系知：

弹簧对弹丸做功，自身弹性势能减小，将弹性势能转化为弹丸的动能，且ΔEp＝ΔEk，即弹丸所获得的动能一定．

[答案]　AB

二、非选择题

9．如图所示，一弹簧竖直固定在地面上．一小球自弹簧正上方自由下落，从小球落上弹簧到弹簧压缩到最低点的过程中，小球的重力势能将__________，弹簧的弹性势能将__________．

[解析]　小球距地面高度降低重力势能减少弹簧形变量增大，弹性势能增加．

[答案]　减少　增加

10．如图所示，在光滑水平面上有A，B两物体，中间连一轻弹簧，已知mA＝2mB，今用水平恒力F向右拉B，当A，B一起向右加速运动时，弹簧的弹性势能为Ep1，如果用水平恒力F向左拉A，当A，B一起向左加速运动时，弹簧的弹性势能为Ep2，则Ep1__________Ep2（填“>”“<”或“＝”）．

[解析]　本题的关键仍然是判断弹簧的形变量的大小．无论力F作用在物体A上还是作用在物体B上，对整体受力分析，由牛顿第二定律列方程：

F＝（mA＋mB）a，可知：

两种情况下a相同，当力F作用在A上时，设此时弹簧的弹力为F2＝kx2，仍由牛顿第二定律可得：

F2＝mBa；同理，如果力F作用在B上时，则A的加速度由弹簧的弹力F1＝kx1产生，F1＝mAa，又由于mA>mB，所以F1>F2，弹簧形变量x1>x2，因此Ep1>Ep2.

[答案]　>

11．在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0kg的木块相连，若在木块上再作用一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动0.10m，力F做功2.5J．此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50N，如图所示．求：

（1）在木块下移0.10m的过程中弹性势能的增加量．

（2）弹簧的劲度系数（g取10N/kg）．

[解析]　

（1）弹性势能的增加量等于弹力做负功的值，所以设法求出弹簧弹力所做的功是解决问题的关键．

木块下移0.1m过程中，力F和重力做的功全部用于增加弹簧的弹性势能，故弹性势能的增加量为

ΔEP＝WF＋mgh＝（2.5＋2.0×10×0.1）J＝4.5J.

（2）由平衡条件得，木块再次处于平衡时ΔF＝k·Δl

所以劲度系数k＝

＝

N/m＝500N/m.

[答案]　

（1）4.5J　

（2）500N/m

12．如图所示，水平弹簧的劲度系数为k＝500N/m，现用一外力推物块，使弹簧压缩10cm而静止．弹簧与物块未连接，突然撤去外力F，物块被弹开，那么弹簧对物块做了多少功？

[解析]　弹簧被压缩10cm时具有的弹性势能为

Ep＝

kl2＝

×500×0.12J＝2.5J

撤去外力后，物块被弹开，弹簧的弹性势能全部转化为弹力对物块所做的功．故弹力对物块做的功为

W＝Ep＝2.5J.

[答案]　2.5J