2020高中物理 第四章 机械能和能源 能量与功练习（基础篇）教科版必修2

2020高中物理 第四章 机械能和能源 能量与功练习（基础篇）教科版必修2

能量与功(基础篇)‎ 一、选择题：‎ ‎1．关于功的概念，下列说法中正确的是（ ）‎ ‎ A．力对物体做功多，说明物体的位移一定大 ‎ ‎ B．力对物体做功小，说明物体的受力一定小 ‎ ‎ C．力对物体不做功，说明物体一定没有移动 ‎ ‎ D．物体发生了位移，不一定有力对它做功 ‎ ‎2．下列关于重力势能的说法正确的是（ ）‎ ‎ A．重力势能的大小只由重物本身决定 ‎ B．重力势能恒大于零 ‎ C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 ‎ D．重力势能实际上是物体和地球所共同决定的 ‎3．与物体动能有关的因素有（ ）‎ ‎ A．物体的质量 B．物体的速度 C．物体和参考平面之间的高度差 D．物体的大小 ‎4．伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地达到与它开始点相同高度的点，决不会更高一点，也不会更低一点．这说明小球在运动过程中有“某个量”是不变的，这个“量”应是（ ）‎ A．力 B．势能 C．速度 D．能量 ‎5．如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新对提包的拉力没有做功的是（ ）‎ ‎6．以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为，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． C． D．‎ ‎7．如图所示吗，细绳悬挂一个小球在竖直平面内来回摆动，在小球从P点向Q点运动的过程中（ ）‎ A．小球动能先减小后增大 B．小球动能一直减小 ‎ C．小球重力势能先增大后减小 D．小球重力势能先减小后增大 ‎ ‎8．如图所示，物体A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F拉着B向右运动．用、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，则下列叙述中正确的是（ ）‎ 6‎ ‎ A．F做正功，FAB做负功，FBA做正功，不做功 ‎ B．F、FBA做正功，FAB、不做功 ‎ C．F做正功，FAB做负功，FBA和不做功 ‎ D．F做正功，其他力都不做功 ‎9．下列现象中，做了功的是（ ）‎ ‎ A．人推墙而墙不动时人的推力 ‎ B．在平直公路上行驶的汽车受的重力 ‎ C．马拉车而拉不动时马的拉力 ‎ D．起重机向上吊起货物时悬绳的拉力 ‎10．质量为m的物体始终固定在倾角为θ的斜面上，下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A．若斜面水平向右匀速运动距离l，斜面对物体没有做功 ‎ B．若斜面向上匀速运动距离l，斜面对物体做功为 ‎ C．若斜面水平向左以加速度a运动距离l，斜面对物体做功为mal ‎ D．若斜面向下以加速度a运动距离l，斜面对物体做功为m(g+a)l ‎11．如图所示，在加速向左运动的车厢中，一人用力向前推车厢(人与车厢始终保持相对静止)，则下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A．人对车厢做正功 ‎ B．车厢对人做负功 ‎ C．人对车厢做负功 ‎ D．车厢对人做正功 ‎12．关于两物体间的作用力和反作用力的做功情况是（ ）‎ ‎ A．作用力做功，反作用力一定做功 ‎ B．作用力做正功，反作用力一定做负功 ‎ C．作用力和反作用力可能都做负功 ‎ D．作用力和反作用力做的功一定大小相等，且两者代数和为零 ‎13．在同一高度处让三个质量相同的小球a、b、c分别自由下落、竖直上抛、竖直下抛．设三球运动过程中所受空气阻力大小恒定，则当三球落到同一水平面上时，重力做功分别为、、小球克服空气阻力做功、、，则（ ）‎ ‎ A．， ‎ ‎ B．，‎ 6‎ ‎ C．，‎ ‎ D．，‎ 二、解答题：‎ ‎1．如图所示，在光滑地面上，一弹簧的一端固定在竖直墙上，另一端连着一个小球，用力压缩弹簧，释放后，试分析能量转化的情况．‎ ‎2．17世纪初，伽利略在研究中发现了“摆球的等高性”．图中是他当时研究的装置图(叫伽利略摆)．将小铁球拉到一定高度，然后释放，观察小球能摆多高，在哪个位置速度最大．‎ ‎ 在铁架上再加一个细杆，使得小球运动到最低点时，悬挂小球的细线被细杆挡住．将小球拉到与先前同样的高度，然后释放，观察小球能摆多高，在哪个位置速度最大．‎ 做伽利略实验，你观察到的结果是什么?先尝试用牛顿运动定律进行解释，再用在本节中学习的知识进行解释．‎ ‎3．如图所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力F开始提升原来静止的质量为m＝‎10 kg的物体，以大小为a＝‎2m/s2的加速度上升，求前3s内力F做的功．(g取‎10 m/s2)‎ ‎4．质量为M的长木板放在光滑的水平面上(如图所示)，一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，而木板前进了s．若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，问：‎ ‎ (1)摩擦力对滑块所做的功为多大?‎ ‎(2)摩擦力对木板所做的功为多大?‎ ‎5．‎ 6‎ 质量为M的人手握轻绳的一端站在质量为m的木板上，绳索的另一端绕过定滑轮拴住木板，木板放在光滑固定水平台面上，如图所示．当人用力F拉绳时，人和板共同加速前进，如果人与木板的质量关系为M＞m，则板对人的摩擦力＝________F，对人做________功；如果是M＜m，则＝________F，对人做________功．‎ ‎ ‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题：‎ ‎1、D 解析：力对物体做功多，根据，如果力很大，那么物体的位移不一定大，故A错误；力对物体做功小，如果位移小，物体受力不一定小，故B错误；力对物体不做功，可能是力与位移方向的夹角为，故C错误；物体发生了位移，如果力的方向与位移方向垂直，力对它不做功，故D正确。‎ ‎2．D 解析：重力势能由物体的质量、地球表面的重力加速度、相对参考面的高度共同决定，所以D正确．‎ ‎3．A、B 解析：动能跟物体的质量和速度有关，物理学已经证明，动能的表达式为，其中k为比例常数，m为物体的质量，v为物体的运动速度．对于同一物体，物体的速度大小和参考系的选择有关，选择不同的参考系时，物体的速度可能不同，动能也可能不同．‎ ‎4．D 解析：在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面到另一个斜面，斜面弹力是不同的，势能先减小后增大，速度先增大后减小，所以A、B、C错，不变的“量”应是能量，包括动能和势能，D对．‎ ‎5．B ‎6、C 解析：阻力对物体做功与物体经过的路径有关，由于空气阻力恒为，且与v的夹角在上升过程和下降过程中始终为，故从抛出到落回抛出点摩擦力做功为。‎ ‎7、D 解析： P、Q的位置最高，速度为零，故此两点的重力势能最大；最低点，速度最大，故动能最大，因此小球的动能先增大后减小，AB错；从P点运动到最低点的过程中，高度下降，速度增加，是重力势能转化动能；从最低点运动到Q点的过程中，高度上升，速度减小，是动能转化重力势能，故C错，D对。 ‎ ‎8．C 解析：据可知，力F作用点的位移不为零，且与F方向相同，所以F做正功，绳中拉力的作用点的位移为零，所以不做功；FBA作用点的位移为零，FBA不做功；FAB作用点的位移不为零，且与FAB反向，所以FAB做负功．故本题的正确选项为C．‎ ‎9．D 6‎ 解析：A中有力但无位移，故推力未做功；B中重力方向与行驶方向垂直或者说在重力方向上无位移；C中在力的方向上无位移；D中货物既受到拉力且在拉力方向上发生了位移，故D中拉力做了功．判断某力对物体是否做功，关键是抓住做功的两个要素，二者缺一不可．‎ ‎10．A、B、C 解析：斜面对物体做功即斜面对物体的作用力(支持力和摩擦力)做功．斜面沿水平方向匀速运动时，物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态，与重力相平衡的力是斜面给它的作用力，方向竖直向上，与位移方向垂直，斜面对物体不做功．斜面向上匀速运动时，力与位移同向，即W＝F·l＝mgl．斜面水平向左加速运动时，物体所受的合外力为ma，恰等于斜面给它的作用力在位移方向的分量，即W＝Fl·l＝mal．斜面向下加速时，对物体有mg+F＝ma，W＝F·l＝m(a-g)·l．‎ ‎11. C、D 解析：先确定人对车的作用力方向和力的作用点的位移方向，这里人对车除有手对车的推力F1外，还有个容易被疏忽的力：脚对车厢地板的水平作用力F2，受力分析如图所示．其中F1做正功，F2做负功．由于车厢水平方向除这两个力外还受其他力的作用，因此这两个力的合力做功正负难以确定．于是将研究对象转换为受力情况较简单的人，在水平方向上只受到车厢壁向后的推力F1′和车厢地板对人向前的作用力F2′．这两个力的合力使人产生加速运动的加速度，合力对人做正功，表示车对人做正功，所以人对车做负功，故选项C、D正确．‎ ‎12. C 解析：作用力和反作用力各自做功，没有必然的联系，由相互作用力做功的特点知，只有C正确．‎ ‎13. C 解析：因三球所受重力均为恒力，又从抛出到落到同一水平面，三球发生的位移相同，故由W＝Fl知．对a、c两球，下落时所受空气阻力相同且为恒力，下落过程中发生的位移也相同，故．但对b上升过程受阻力向下，下降过程受阻力向上，全程阻力非恒力，其阻力做功等于阻力大小乘以路程，即，所以，答案C正确．‎ 二、解答题：‎ ‎1.解析：弹簧被压缩，贮存了能量(弹性势能)，释放后势能逐渐转化为小球的动能．当弹簧恢复到原长时，势能为零，球的动能最大，在弹簧伸长过程中，球的动能减少，弹簧的势能又增加，球在往复运动过程中，其动能与弹簧的势能相互转化，总的能量不变．‎ ‎2.解析：观察的结果是不管放不放杆，细杆的位置如何上下变化，小球摆起的高度都相同，小球在最低点的速度最大．‎ ‎ 用牛顿运动定律解释：小球从最高点下降时重力沿切线方向的分力产生的分加速度方向与运动方向相同，速度增大；小球从最低点向上运动时重力沿切线方向的分力产生的分加速度方向与运动方向相反。速度减小．故在最低点时速度最大．‎ 根据能量观点分析：小球运动过程中动能和重力势能相互转化，总能量不变，最高点动能为零，重力势能最大；最低点重力势能最小，动能最大．‎ ‎3. 解析：物体受到两个力的作用：拉力F′和重力mg，由牛顿第二定律得 ‎ F′-mg＝ma，所以F′＝m(g+a)＝10×(10+2)N＝120N．‎ ‎ 则＝60N．‎ ‎ 物体从静止开始运动，3s内的位移为 ‎ ．‎ ‎ 方法一：力F的作用点为绳的端点，而在物体发生‎9 m位移的过程中，绳的端点的位移为2s＝‎‎18 m 6‎ ‎，所以，力F做的功为W＝F·2s＝60×18J＝1080J．‎ ‎ 方法二：本题还可用等效法求力F做的功．‎ ‎ 由于滑轮和绳的质量及摩擦均不计，所以拉力F做的功和拉力F′对物体做的功相等，‎ ‎ 即120×9J＝1080J．‎ ‎4. 解析：(1)滑块的受力情况如图甲所示，摩擦力对滑块所做的功为：‎ ‎ ．‎ ‎ (2)木板的受力情况如图乙所示，摩擦力对木板所做的功为：‎ ‎．‎ ‎5. 正 负 解析：对人和木板分别进行受力分析，采用假设法判定的方向，设，当M＞m时，由牛顿第二定律可知，因此人相对于板有向左运动的趋势，故板对人的摩擦力的方向水平向右，应用牛顿第二定律，对系统有：‎2F＝(M+m)a，对人有：，两式联立可推出，由于方向与运动方向相同，所以对人做正功．‎ ‎ 当M＜m时，同理可知，人相对于板有向右运动的趋势，故板对人的摩擦力的方向水平向左，应用牛顿第二定律，对系统有：‎2F＝(M+m)a，对人有：，两式联立可推出，由于的方向与运动方向相反，所以对人做负功． ‎ 6‎