2020版高考物理一轮复习第五章 微专题36功的计算

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2020版高考物理一轮复习第五章 微专题36功的计算

功的计算 ‎[方法点拨] (1)要注意区分是恒力做功,还是变力做功,求恒力的功常用定义式.(2)变力的功根据特点可将变力的功转化为恒力的功(如大小不变、方向变化的阻力),或用图象法、平均值法(如弹簧弹力的功),或用W=Pt求解(如功率恒定的力),或用动能定理等求解.‎ ‎1.(2019·湖北省黄冈市模拟)一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼,一男士站立在履带式自动人行道上正在匀速上楼.下列关于两人受到的力做功判断正确的是(  )‎ A.支持力对女士做正功 B.支持力对男士做正功 C.摩擦力对女士做负功 D.摩擦力对男士做负功 ‎2.如图1所示,自动卸货车静止在水平地面上,在液压机的作用下,车厢与水平方向的夹角θ缓慢增大,在货物滑动之前的过程中,下列说法正确的是(  )‎ 图1‎ A.货物受到的静摩擦力减小 B.地面对货车有水平向右的摩擦力 C.货物受到的摩擦力对货物做正功 D.货物受到的支持力对货物做正功 ‎3.如图2所示,长为L的小车置于光滑的水平面上,小车右端放一小物块,用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s,物块刚好滑到小车的左端.物块与小车间的摩擦力大小为Ff,在此过程中(  )‎ 图2‎ A.摩擦力对小物块做的功为Ffs B.摩擦力对系统做的总功为零 C.力F对小车做的功为FL D.小车克服摩擦力所做的功为Ffs ‎4.如图3所示,光滑水平地面上固定一带滑轮的竖直杆,用轻绳系着小滑块绕过滑轮,用恒力F1水平向左拉滑块的同时,用恒力F2拉绳,使滑块从A点起由静止开始向右运动,B和C是A点右方的两点,且AB=BC,则以下说法正确的是(  )‎ 图3‎ A.从A点至B点F2做的功小于从B点至C点F2做的功 B.从A点至B点F2做的功大于从B点至C点F2做的功 C.从A点至C点F2做的功一定等于滑块克服F1做的功 D.从A点至C点F2做的功一定大于滑块克服F1做的功 ‎5.(2018·江西省临川一中等九校联考)如图4甲所示,一次训练中,运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m=11kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑,绳与水平跑道的夹角是37°,5s后绳从轮胎上脱落,轮胎运动的v-t图象如图乙所示,不计空气阻力,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,则下列说法正确的是(  )‎ 图4‎ A.轮胎与水平跑道间的动摩擦因数μ=0.2‎ B.绳的拉力F的大小为55N C.在0~5s内,轮胎克服摩擦力做的功为1375J D.在6s末,摩擦力的瞬时功率大小为275W ‎6.(2018·安徽省安庆一中等四省五校联考)如图5所示,相距4m的两个竖直固定杆之间拴着一根不可伸长的轻质柔软细绳,细绳的长度为5m.细绳上有一轻质小滑轮下面吊着质量为2kg的重物,系统处于静止状态,滑轮可视为质点且不计滑轮轴心处的摩擦.现将细绳的右端缓慢地从B点拉到正上方的B1点,整个过程中重物、滑轮与杆不接触,B、B1间的距离为10cm(g取10m/s2).下列说法中正确的是(  )‎ 图5‎ A.细绳AO段和竖直杆的夹角将变大 B.细绳上的张力将变大 C.细绳上的拉力对重物所做的功为1J D.细绳上的拉力对重物所做的功为2J ‎7.(2018·山东省泰安市统考)如图6所示,质量为m=1kg的滑块A放在质量为M=2kg的长木板B上,B放在水平地面上,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.1,B的长度为L=2.5m,A的大小不计.A、B之间由一绕过光滑轻质动滑轮的柔软轻绳相连,开始时A位于B的最左端,滑轮位于B的右端.给滑轮施加一水平恒力F=20N,滑轮两侧与A、B 相连的绳子保持水平,重力加速度g取10m/s2.求:‎ 图6‎ ‎(1)A在B上滑行的时间;‎ ‎(2)此过程中水平恒力F做的功.‎ 答案精析 ‎1.A [如图甲所示,女士匀速上楼,所受支持力方向竖直向上,与速度方向夹角小于90°,做正功.因匀速上楼,故女士不受摩擦力作用,选项A正确,C错误;如图乙所示,男士匀速上楼,支持力方向垂直履带向上,摩擦力方向沿履带向上,支持力与位移方向垂直,支持力不做功,摩擦力对男士做正功,选项B、D错误.]‎ ‎2.D [由于货物未滑动,所以货物处于平衡状态,有mgsinθ=Ff,FN=mgcosθ,θ增大时,Ff增大,FN减小,故A错误;对卸货车与货物整体受力分析可知,整体处于平衡状态,在水平方向不受外力,地面对货车没有摩擦力,故B错误;货物所受摩擦力的方向与运动方向垂直,摩擦力不做功,故C错误;货物受到的支持力的方向与运动方向相同,支持力做正功,故D正确.]‎ ‎3.D [摩擦力对小物块做的功为Ff(s-L),小车克服摩擦力所做的功为Ffs,摩擦力对系统做的总功为-FfL,力F对小车做的功为Fs,选项D正确,选项A、B、C错误.]‎ ‎4.B ‎ [滑块受力如图所示,由于滑块被绕过光滑定滑轮的轻绳系着,拉力F2为恒力,所以拉力F2做的功等于细绳对滑块所做的功.根据功的定义式得W=F2Lcosθ,F2不变且AB=BC,B点到C点,θ增大,F2在位移上的投影减小,故在相同位移L上拉力F2做的功减少,所以从A点至B点F2做的功大于从B点至C点F2做的功,故A错误,B正确;滑块从A点至C点过程中,可能一直加速,滑块在C点的速率大于在A点的速率,根据动能定理可知,滑块从A运动至C过程中动能变化量大于0,总功大于0,同理若滑块在C点速度减为0,则总功等于0,则从A点至C点F2做的功可能大于或等于滑块克服F1做的功,故C、D错误.]‎ ‎5.D ‎ [绳从轮胎上脱落后,轮胎的受力情况如图a所示.由轮胎的速度—时间图象可得此过程的加速度为a2=-5m/s2,根据牛顿第二定律有-Ff2=ma2,又因为Ff2=μFN2,FN2-mg=0,代入数据解得μ=0.5,选项A错误;绳拉轮胎的过程中,轮胎的受力情况如图b所示.根据牛顿第二定律有Fcos37°-Ff1=ma1,又因为Ff1=μFN1,mg-Fsin37°-FN1=0,由轮胎的速度—时间图象得此过程的加速度a1=2m/s2,联立解得F=70N,选项B错误;在0~5s内,轮胎克服摩擦力做功为W=Ff1s1=μ(mg-Fsin37°)s1=0.5×68×25J=850J,选项C错误;由速度—时间图象得6s末轮胎的速度为5m/s,在6s末,摩擦力的瞬时功率为P=μmgv=275W,选项D正确.]‎ ‎6.C [滑轮两边细绳的拉力大小相等,则细绳与竖直方向的夹角相等,设OA段与竖直杆的夹角为α,则由几何关系得OAsinα+OBsinα=d,即Lsinα=d,解得sinα=0.8,α=53°为定值,则将细绳的右端缓慢地从B点拉到正上方的B1点,细绳AO和竖直杆的夹角将不变,细绳上的张力大小不变,选项A、B错误;由几何关系可知,B、B1间的距离为10cm,则重物上升5cm,细绳上拉力对重物所做的功为W=mgh=2×10×0.05J=1J,选项C正确,选项D错误.]‎ ‎7.(1)1s (2)65J 解析 (1)设绳中张力大小为FT,则分别对A、B分析,根据牛顿第二定律有FT-μmg=ma1,FT+μmg-μ(m+M)g=Ma2,其中FT=,根据运动学规律有x1=a1t2,x2=a2t2,而由几何关系得x1-x2=L,解得t=1s;‎ ‎(2)此过程中滑轮的位移x=x2+,F做的功W=Fx,解得W=65J.‎
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