内容正文:
11.3 功(知识解读)(原卷版)
•知识点1 功的概念
•知识点2 做功的判定
•知识点3 功的计算
•作业 巩固训练
功的概念
知识点1
1、功的定义:一个力作用在物体上,使物体在力的方向上通过一段距离,这个力就对物体做了功。功是一个标量,有大小没有方向。
2、功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛,距离的单位是米,功的单位是牛•米,它有一个专门的名称叫焦耳,简称焦,符号是J;1J=1N•m。
3、1J=1N•m,其物理意义是:作用在物体上的力是 1N,物体在力的方向上通过的距离是 1m,则这个力做的功是1J,把1个鸡蛋举高2m所做的功大约是1J。
归纳总结:功是力对物体的作用成效,需满足力作用在物体上且物体沿力的方向移动距离,公式为 W=Fs,单位是焦耳,无此两条件则不做功。
【典例1】关于功,下列说法正确的是( )
A.力越大做功越多
B.物体在力的方向上移动的距离越大做功越多
C.做功所用的时间越长做功越多
D.功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
【变式1-1】在国际单位制中,功的国际单位是( )
A.焦耳 B.千克 C.秒 D.牛顿
【变式1-2】物理学中规定,力对物体做的功等于 与物体在力的方向上移动的 的乘积。
【变式1-3】物理学的宏伟大厦,凝聚了许许多多物理学家的研究成果和毕生心血,请写出一位用他的名字做物理量(限于内能及其利用中内容)单位的物理学家,名字: ;物理量的符号是: 。
做功的判定
知识点2
1、判断力是否做功包括两个必要因素:一是力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况
(1)物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。
(2)物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”。
(3)物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。
归纳总结:判定物体是否做功,需同时满足两个条件:一是物体受到力的作用,二是物体沿该力的方向移动了距离,缺一则力对物体不做功。
【典例2】下列实例中,没有对物体做功的是( )
A.静止的小车在拉力作用下运动起来 B.起重机提升大石块的过程
C.人用力搬石头,石头不动 D.运动员将弓拉弯的过程
【变式2-1】下列事例中,人对物体有做功的是( )
A.对物体施加了力,但物体没有动
B.对物体施加力,物体在与力相互垂直的方向移动了一段距离
C.对物体施加力,物体在力的方向移动一段距离
D.离开手后的实心球在空中运动
【变式2-2】擦黑板时,需用力压着黑板擦在黑板表面运动。在此过程中,黑板对黑板擦的支持力 ,黑板对黑板擦的摩擦力 。(均选填“做功”或“不做功”)
【变式2-3】一个物体能够对外做功,表明这个物体具有 。如图所示的单摆,让小球从A点静止释放,小球从C点向B点摆动的过程中,小球受到的重力对小球 功,细绳对小球的拉力 功(后两空选填“做”或“不做”)。
功的计算
知识点3
1、功的计算:力学里规定功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积;功的计算公式是W=FS,其中各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:m(米)。
(1)分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力。
(2)公式中的S一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应。
2、功的公式应用
(1)公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算。
(2)功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率;对于一段时间内力做的功,如果知道功率和时间,可以直接利用W=Pt求出功。
(3)做功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离;计算功的公式包括:W=FS W=GH,W=Pt。
归纳总结:功的计算用公式 W=Fs(W 为功、F 为作用在物体上的力、s 为物体沿力方向移动的距离),单位是焦耳,应用时需确保 F 与 s 方向一致。
【典例3】如图是某酒店利用机器人为就餐者送餐时的情景。一次送餐时,机器人将餐送到15m远的顾客桌上需要30s,送餐机器人总质量50kg。(g取10N/kg)求:
(1)送餐机器人移动的平均速度;
(2)设楼层高2.5m,某次送餐后,机器人乘坐下降的电梯从四楼返回一楼,重力对机器人所做的功。
【变式3-1】上完体育课,体育委员小明将一筐实心球提回器材室。若筐及实心球的总重为200N,小明提着这筐实心球在操场的水平跑道上匀速行走100m后,通过竖直高度为15m的阶梯到达器材室。下列说法正确的是( )
A.小明通过阶梯过程中对这筐实心球做功为0J
B.小明通过操场过程中对这筐实心球做功为2×104J
C.整个过程中,小明对这筐实心球做功为3×103J
D.整个过程中,小明对这筐实心球做功为2.3×104J
【变式3-2】如图所示,重为20N,棱长为10cm的正方体物块放在水平桌面上,则物块对水平桌面的压强为 ;在6N的水平拉力F作用下,5s内正方体物块沿水平方向匀速移动了50cm,水平拉力F所做的功为 J。
【变式3-3】春运期间,小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车,为社区运送物资,如图所示,小慧通过查阅资料了解到:该车满载货物时,总质量为。当发动机的牵引力为时,该车在平直的公路上以20m/s的速度匀速直线行驶了3600m。则在此过程中,求:[]
(1)货车行驶的时间是多少?牵引力做了多少功?
(2)该车满载货物时,所受到的重力是多少?
一、单选题
1.下列估测中接近实际的是( )
A.成年人正常步行通过的路程约为
B.人双脚站在地面上对面的压强约为
C.质量为的中学生浸没在水受到浮力约为
D.把两枚鸡蛋从地面拿到桌面做的功约为
2.小李同学用50牛的水平推力使一个质量为20千克的物体沿水平地面前进了5米,放手后,物体继续滑行了1米,小李对物体所做的功是( )
A.300焦 B.250焦 C.1176焦 D.980焦
3.中考前夕,老师将一个粽子挂在横杆上,让同学们跳一跳顶一顶,寓意“奋起高粽”。如图甲所示,O为悬挂点,图乙中虚线A→B→C表示粽子离开人头顶后,在空中的运动轨迹。下列说法正确的是( )
A.在AB段,人对粽子做功,挂绳对粽子做功
B.在AB段,人对粽子不做功,挂绳对粽子不做功
C.在BC段,重力对粽子做功,挂绳对粽子做功
D.在BC段,重力对粽子不做功,挂绳对粽子不做功
4.以下所列举的几个例子中,有力对物体做功的是( )
①石头搬而未起
②提桶在水平面上行走
③拉车沿路面前进
④拉货物上升
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
5.生活处处皆物理,体育项目更与物理有着不解之缘。关于体育运动涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.跳远运动员助跑后跳得更远,是因为助跑使运动员的惯性更大
B.静止在地面上准备起跑的选手,所受重力与支持力是一对相互作用力
C.马术运动选手在骑马奔跑时与马是相对静止的
D.投出去的篮球在空中飞行过程中,手的推力一直在对篮球做功
6.10月4日晚,中国攀岩队在绍兴柯桥羊山攀岩中心创造历史,男、女团体速度攀岩接力赛双双夺冠。速攀采用男女通用的竖立面15米统一赛道,优秀女选手在6到8秒间也能完赛。下列有关讨论不正确的是( )
A.攀岩运动员速攀过程每秒做功接近200焦
B.体重50千克攀岩运动员完成15米攀爬需要做超7000焦的功
C.攀岩运动员完成15米攀爬功率可以超1000瓦
D.攀岩运动员的上升速度可以达到3米/秒
7.如图所示,和均为光滑的斜面,现用与斜面平行的拉力和分别将同一重物从底部匀速拉到顶部,所做的功分别为和,则( )
A. B. C. D.
二、填空题
8.小林用100 N的力沿水平方向推重400 N的物体做匀速直线运动,在10 s内移动了5 m,则物体的速度为 m/s,小林推力做功为 J。
9.如甲所示,水平地面上的物体,受到始终保持水平的推力F作用,3~6s内,物体在做 运动(选填“加速”、“匀速”或“减速”),物体受到的滑动摩擦力为 N;9~12s内,推力F做的功是 J。
10.如图用A、B两种不同的滑轮拉升同一重物(不计滑轮重及摩擦),其中使用A滑轮可以 ,且拉力F1∶F2= ;若重物重为20牛,被提升了5米,则拉力F2做功 焦。
11.如图所示,用弹簧测力计水平拉动木块,使同一木块先后以速度v1和v2沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离,且,则第一次拉力做的功 第二次拉力做的功。(填“大于”、“小于”或“等于”)
12.小明同学用20N的水平推力,将重为100N的购物车在20s内沿水平地面匀速向前推动了10m,在此过程中,推力做功 J,购物车的重力做功 J。
三、计算题
13.由于干旱少雨,近期在某地发生的山火中,部队及时出动直升机进行扑救,有效地抑制了火情的蔓延。直升机灭火主要靠外挂吊桶,直升机吊桶一次装满水后,飞到火头上空,把水洒下去,可直接将火头熄灭。若飞机将水竖直提升,水平飞行,则飞机对水做了多少功?
14.为了节能减排,小明同学坚持骑自行车上学,他的质量为50kg,所骑自行车质量为15kg,若他骑行时受到的阻力恒为60N,他5min内匀速骑行1500m。求:
(1)小明骑行的速度;
(2)小明骑自行车时克服阻力所做的功。
15.中远亚洲号货轮是我国首条拥有全部产权并由中国船员驾驶的集装箱货轮,可装载10062个标准集装箱,货轮满载排水量为,空载质量为。某次航行货轮以7.5m/s(约15节)的速度匀速行驶在海洋中。求:(g取10N/kg)
(1)该货轮满载时受到的浮力为多少?这10062个标准集装箱的总质量不得超过多少?
(2)货轮以7.5m/s的速度匀速行驶时受到的阻力是,此时货轮在1min内做功多少?
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11.3 功(知识解读)(解析版)
•知识点1 功的概念
•知识点2 做功的判定
•知识点3 功的计算
•作业 巩固训练
功的概念
知识点1
1、功的定义:一个力作用在物体上,使物体在力的方向上通过一段距离,这个力就对物体做了功。功是一个标量,有大小没有方向。
2、功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛,距离的单位是米,功的单位是牛•米,它有一个专门的名称叫焦耳,简称焦,符号是J;1J=1N•m。
3、1J=1N•m,其物理意义是:作用在物体上的力是 1N,物体在力的方向上通过的距离是 1m,则这个力做的功是1J,把1个鸡蛋举高2m所做的功大约是1J。
归纳总结:功是力对物体的作用成效,需满足力作用在物体上且物体沿力的方向移动距离,公式为 W=Fs,单位是焦耳,无此两条件则不做功。
【典例1】关于功,下列说法正确的是( )
A.力越大做功越多
B.物体在力的方向上移动的距离越大做功越多
C.做功所用的时间越长做功越多
D.功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
【答案】D
【详解】A.力越大,物体在力的方向上移动的距离未知,由W=Fs可知,不能判断做功的多少,故A错误;
B.物体在力的方向上移动的距离越大,力的大小未知,由W=Fs可知,不能判断做功的多少,故B错误;
C.做功所用的时间越长,功率的大小未知,由W=Pt可知,不能判断做功的多少,故C错误;
D.根据功的定义可知,功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,故D正确。
故选D。
【变式1-1】在国际单位制中,功的国际单位是( )
A.焦耳 B.千克 C.秒 D.牛顿
【答案】A
【详解】A.在国际单位制中,功、能量、热量的国际单位都是焦耳,故A符合题意;
B.在国际单位制中,千克是质量的国际单位,故B不符合题意;
C.在国际单位制中,秒是时间的国际单位,故C不符合题意;
D.在国际单位制中,牛顿是力的国际单位,故D不符合题意。
故选A。
【变式1-2】物理学中规定,力对物体做的功等于 与物体在力的方向上移动的 的乘积。
【答案】 力 距离
【详解】[1][2]力对物体做功的两个必要条件是物体受到力的作用且在这个力的方向上游运动,做功的大小等于力的大小与物体在力的方向上移动的距离大小的乘积。
【变式1-3】物理学的宏伟大厦,凝聚了许许多多物理学家的研究成果和毕生心血,请写出一位用他的名字做物理量(限于内能及其利用中内容)单位的物理学家,名字: ;物理量的符号是: 。
【答案】 焦耳 J
【详解】为了纪念他们对物理学的贡献,人们以他们的名字命名物理量的单位。能量的物理量的单位是焦耳,符号为J。
做功的判定
知识点2
1、判断力是否做功包括两个必要因素:一是力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况
(1)物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。
(2)物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”。
(3)物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。
归纳总结:判定物体是否做功,需同时满足两个条件:一是物体受到力的作用,二是物体沿该力的方向移动了距离,缺一则力对物体不做功。
【典例2】下列实例中,没有对物体做功的是( )
A.静止的小车在拉力作用下运动起来 B.起重机提升大石块的过程
C.人用力搬石头,石头不动 D.运动员将弓拉弯的过程
【答案】C
【详解】A.静止的小车受拉力作用,并且在拉力作用下向上移动了距离,拉力对小车做功,故A不符合题意;
B.起重机提升大石块,起重机给石块施加了力的作用,石块在该力的方向上通过了距离,所以起重机对石块做了功,故B不符合题意;
C.人用力搬石头,石头不动,没有移动距离,不做功,故C符合题意;
D.运动员将弓拉弯的过程,运动员给弓施加了力的作用,弓在该力的方向上通过了距离,所以运动员对弓做了功,故D不符合题意。
故选C。
【变式2-1】下列事例中,人对物体有做功的是( )
A.对物体施加了力,但物体没有动
B.对物体施加力,物体在与力相互垂直的方向移动了一段距离
C.对物体施加力,物体在力的方向移动一段距离
D.离开手后的实心球在空中运动
【答案】C
【详解】A. 对物体施加了力,但物体没有动,则物体没有在力的方向上移动一段距离,人对物体没有做功,故A不符合题意;
B. 对物体施加力,物体在与力相互垂直的方向移动了一段距离,则物体没有在力的方向上移动一段距离,人对物体没有做功,故B不符合题意;
C. 对物体施加力,物体在力的方向移动一段距离,根据W=Fs可知,人对物体做了功,故C符合题意;
D. 离开手后的实心球在空中运动,此时人对实心球没有作用力,人对物体没有做功,故D不符合题意。
故选C。
【变式2-2】擦黑板时,需用力压着黑板擦在黑板表面运动。在此过程中,黑板对黑板擦的支持力 ,黑板对黑板擦的摩擦力 。(均选填“做功”或“不做功”)
【答案】 不做功 做功
【详解】[1]做功的两个必要因素,一是有作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过一定的距离;由于黑板对黑板擦的支持力方向与黑板檫运动方向垂直,黑板檫在支持力的方向上没有移动距离,所以黑板对黑板擦的支持力不做功。
[2]黑板擦在摩擦力方向上移动了距离,满足做功的条件,因此黑板对黑板擦的摩擦力做功。
【变式2-3】一个物体能够对外做功,表明这个物体具有 。如图所示的单摆,让小球从A点静止释放,小球从C点向B点摆动的过程中,小球受到的重力对小球 功,细绳对小球的拉力 功(后两空选填“做”或“不做”)。
【答案】 能量 做 不做
【详解】[1]由做功的定义可知,一个物体具有能量,则这个物体能够对外做功。
[2]小球从C点向B点摆动的过程中,小球受到重力,且在重力的方向向下运动,所以小球受到的重力对小球做功。
[3]细绳对小球的拉力方向向上,小球向下运动,所以小球没有在拉力的方向运动距离,所以细绳对小球的拉力不做功。
功的计算
知识点3
1、功的计算:力学里规定功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积;功的计算公式是W=FS,其中各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:m(米)。
(1)分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力。
(2)公式中的S一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应。
2、功的公式应用
(1)公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算。
(2)功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率;对于一段时间内力做的功,如果知道功率和时间,可以直接利用W=Pt求出功。
(3)做功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离;计算功的公式包括:W=FS W=GH,W=Pt。
归纳总结:功的计算用公式 W=Fs(W 为功、F 为作用在物体上的力、s 为物体沿力方向移动的距离),单位是焦耳,应用时需确保 F 与 s 方向一致。
【典例3】如图是某酒店利用机器人为就餐者送餐时的情景。一次送餐时,机器人将餐送到15m远的顾客桌上需要30s,送餐机器人总质量50kg。(g取10N/kg)求:
(1)送餐机器人移动的平均速度;
(2)设楼层高2.5m,某次送餐后,机器人乘坐下降的电梯从四楼返回一楼,重力对机器人所做的功。
【答案】(1)0.5m/s
(2)3750J
【详解】(1)送餐机器人的平均速度
(2)机器人的重力
机器人重力所做的功
【变式3-1】上完体育课,体育委员小明将一筐实心球提回器材室。若筐及实心球的总重为200N,小明提着这筐实心球在操场的水平跑道上匀速行走100m后,通过竖直高度为15m的阶梯到达器材室。下列说法正确的是( )
A.小明通过阶梯过程中对这筐实心球做功为0J
B.小明通过操场过程中对这筐实心球做功为2×104J
C.整个过程中,小明对这筐实心球做功为3×103J
D.整个过程中,小明对这筐实心球做功为2.3×104J
【答案】C
【详解】A.小明通过阶梯过程中对这筐实心球做功
W=Gh=200N×15m=3000J=3×103J
故A错误;
B.小明通过操场过程中,有力作用在物体上,在力的方向上没有通过距离,对这筐实心球做功为零,故B错误;
CD.整个过程中,小明对这筐实心球做功为3×103 J,故C正确, D错误。
故选C。
【变式3-2】如图所示,重为20N,棱长为10cm的正方体物块放在水平桌面上,则物块对水平桌面的压强为 ;在6N的水平拉力F作用下,5s内正方体物块沿水平方向匀速移动了50cm,水平拉力F所做的功为 J。
【答案】 2000 3
【详解】[1]物块对水平桌面的压强为
[2]水平拉力F所做的功为
【变式3-3】春运期间,小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车,为社区运送物资,如图所示,小慧通过查阅资料了解到:该车满载货物时,总质量为。当发动机的牵引力为时,该车在平直的公路上以20m/s的速度匀速直线行驶了3600m。则在此过程中,求:[]
(1)货车行驶的时间是多少?牵引力做了多少功?
(2)该车满载货物时,所受到的重力是多少?
【答案】(1)180s,;
(2)
【详解】(1)货车行驶所用的时间为
牵引力所做的功为
(2)当该车满载货物时,受到的重力为
G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N
一、单选题
1.下列估测中接近实际的是( )
A.成年人正常步行通过的路程约为
B.人双脚站在地面上对面的压强约为
C.质量为的中学生浸没在水受到浮力约为
D.把两枚鸡蛋从地面拿到桌面做的功约为
【答案】A
【详解】A.成年人正常步行的速度约为1.2m/s,故5min通过的路程约为
故A符合题意;
B. 人的重力约为500N,人双脚站在地面时与地面的接触面积约为500cm2,人对地面的压强
故B不符合题意;
C. 质量为50kg的中学生重力约为500N,人的密度与水差不多,人浸没在水中排开水的重力约为500N,则人浸没在水中受到浮力约为500N,故C不符合题意;
D.两枚鸡蛋的质量约为100g,重力约1N,把鸡蛋从地面拿到桌面约为1m,故把两枚鸡蛋从地面拿到桌面做的功约为1J,故D不符合题意。
故选A。
2.小李同学用50牛的水平推力使一个质量为20千克的物体沿水平地面前进了5米,放手后,物体继续滑行了1米,小李对物体所做的功是( )
A.300焦 B.250焦 C.1176焦 D.980焦
【答案】B
【详解】物体在推力作用下前进5m过程中,推力做的功
W=Fs=50N×5m=250J
放手后,物体由于惯性又前进了1m,由于物体不受推力作用,对物体不做功,所以小李对物体做的功为250J。
故选B。
3.中考前夕,老师将一个粽子挂在横杆上,让同学们跳一跳顶一顶,寓意“奋起高粽”。如图甲所示,O为悬挂点,图乙中虚线A→B→C表示粽子离开人头顶后,在空中的运动轨迹。下列说法正确的是( )
A.在AB段,人对粽子做功,挂绳对粽子做功
B.在AB段,人对粽子不做功,挂绳对粽子不做功
C.在BC段,重力对粽子做功,挂绳对粽子做功
D.在BC段,重力对粽子不做功,挂绳对粽子不做功
【答案】B
【详解】AB.粽子在AB段运动过程中,头跟粽子已经分离,人对粽子没有力的作用,所以人对粽子不做功,此过程中,绳子处于松弛状态,即挂绳对粽子没有力的作用,所以挂绳对粽子不做功,故A错误,B正确;
CD.粽子在BC段运动过程中,粽子在重力的方向移动了一定的距离,故重力对粽子做功,挂绳与粽子之间没有力的作用,所以挂绳对粽子不做功,故CD错误。
故选B。
4.以下所列举的几个例子中,有力对物体做功的是( )
①石头搬而未起
②提桶在水平面上行走
③拉车沿路面前进
④拉货物上升
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】C
【详解】做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。两个条件缺一不可。
①用力搬石头,却搬而未起,施加了力,但没移动距离,力不做功;
②提着水桶在水平路面上行走,用力的方向竖直向上,在水平路面上行走,在力的方向上没移动距离,不做功;
③车在拉力的作用下通过了一段距离,人对车有一个水平向前的力和向上的力,同时具备了做功的两个必要因素,故拉力对小车做了功;
④物体在绳子拉力的作用下慢慢升高,在拉力的方向上移动了距离,拉力对物体做了功。
综上分析可知,有力对物体做功的是③④。
故选C。
5.生活处处皆物理,体育项目更与物理有着不解之缘。关于体育运动涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.跳远运动员助跑后跳得更远,是因为助跑使运动员的惯性更大
B.静止在地面上准备起跑的选手,所受重力与支持力是一对相互作用力
C.马术运动选手在骑马奔跑时与马是相对静止的
D.投出去的篮球在空中飞行过程中,手的推力一直在对篮球做功
【答案】C
【详解】A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大。跳远运动员助跑后跳得更远,是利用了运动员具有惯性,在起跳后会保持原来向前的运动状态继续前进,但助跑过程中运动员的质量并没有改变,所以其惯性大小不变。故A错误;
B.平衡力是作用在同一物体上,大小相等、方向相反且作用在同一直线上的两个力;相互作用力是分别作用在两个不同物体上,大小相等、方向相反且作用在同一直线上的两个力。静止在地面上准备起跑的选手,所受重力与支持力都作用在选手身上,且满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上的条件,所以这两个力是一对平衡力,而不是相互作用力。故B错误;
C.判断物体是否相对静止,关键看物体之间的相对位置是否发生变化。马术运动选手在骑马奔跑时,选手与马之间的相对位置没有发生改变,所以可以说选手与马是相对静止的。故C正确;
D.做功的两个必要因素是:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。投出去的篮球在空中飞行过程中,手已经不再对篮球施加推力,虽然篮球移动了距离,但没有力的作用,不满足做功的条件,所以手的推力不做功。故D错误。
故选C。
6.10月4日晚,中国攀岩队在绍兴柯桥羊山攀岩中心创造历史,男、女团体速度攀岩接力赛双双夺冠。速攀采用男女通用的竖立面15米统一赛道,优秀女选手在6到8秒间也能完赛。下列有关讨论不正确的是( )
A.攀岩运动员速攀过程每秒做功接近200焦
B.体重50千克攀岩运动员完成15米攀爬需要做超7000焦的功
C.攀岩运动员完成15米攀爬功率可以超1000瓦
D.攀岩运动员的上升速度可以达到3米/秒
【答案】A
【详解】ABC.人的体重约为600N,攀岩升高15m,做功为
按用时最多8s计算,每秒做功为
故A错误,符合题意;BC正确,不符合题意;
D.女选手的攀岩的速度为
男选手的体力强于女选手,速度可以达到3m/s,故D正确,不符合题意。
故选A。
7.如图所示,和均为光滑的斜面,现用与斜面平行的拉力和分别将同一重物从底部匀速拉到顶部,所做的功分别为和,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功,则把同一物体沿斜面AB和AC分别拉到顶端,h相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W1=W2。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
二、填空题
8.小林用100 N的力沿水平方向推重400 N的物体做匀速直线运动,在10 s内移动了5 m,则物体的速度为 m/s,小林推力做功为 J。
【答案】 0.5 500
【详解】[1]由知道,物体的速度为
[2]小林推力做功为
9.如甲所示,水平地面上的物体,受到始终保持水平的推力F作用,3~6s内,物体在做 运动(选填“加速”、“匀速”或“减速”),物体受到的滑动摩擦力为 N;9~12s内,推力F做的功是 J。
【答案】 加速 6 54
【详解】[1]由图丙可知,3~6s内,物体速度增加,做加速运动。
此时摩擦力等于推力等于6N,因为物体对水平地面的压力和水平面的粗糙程度不变,也是6N;
[2]由图丙可知,9~12s内物体做匀速直线运动,物体受到的摩擦力与推力是平衡力,大小相等,由图乙得,此时物体手段哦的推力为6N,则摩擦力为6N。物体运动过程中对水平地面的压力和与水平面间的粗糙程度不变,则物体受到的滑动摩擦力不变,即3~6s内,物体受到的滑动摩擦力为6N。
[3]由图丙可知,9~12s内物体的速度为4m/s,受到的推力为6N,由得,9~12s内物体通过的距离为
9~12s内,推力F做的功是
10.如图用A、B两种不同的滑轮拉升同一重物(不计滑轮重及摩擦),其中使用A滑轮可以 ,且拉力F1∶F2= ;若重物重为20牛,被提升了5米,则拉力F2做功 焦。
【答案】 改变施力方向 2∶1 100
【详解】[1]由图可知,A滑轮是定滑轮,定滑轮不省力,可以改变用力的方向。
[2]不计滑轮重及摩擦,根据滑轮的特点可知,F1=G,,则拉力
F1∶F2=2∶1
[3]使用动滑轮时,n=2,绳端移动的距离
s=2h=2×5m=10m拉力
拉力F2做功
W=F2s=10N×10m=100J
11.如图所示,用弹簧测力计水平拉动木块,使同一木块先后以速度v1和v2沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离,且,则第一次拉力做的功 第二次拉力做的功。(填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】等于
【详解】功等于力乘以沿力方向移动的距离,与运动的速度无关,同一物块在同一水平木板上移动相同的距离,摩擦力相同,故拉力相同,所以所做的功也相同。
12.小明同学用20N的水平推力,将重为100N的购物车在20s内沿水平地面匀速向前推动了10m,在此过程中,推力做功 J,购物车的重力做功 J。
【答案】 200 0
【详解】[1]推力做的功为
W=Fs=20N×10m=200J
[2]重力与购物车移动的方向垂直,所以购物车的重力不做功,即做功为0。
三、计算题
13.由于干旱少雨,近期在某地发生的山火中,部队及时出动直升机进行扑救,有效地抑制了火情的蔓延。直升机灭火主要靠外挂吊桶,直升机吊桶一次装满水后,飞到火头上空,把水洒下去,可直接将火头熄灭。若飞机将水竖直提升,水平飞行,则飞机对水做了多少功?
【答案】解:飞机对水的拉力竖直向上,所以在竖直方向上对水做功,水平飞行时,没有对水做功,故飞机对水做功为
答:飞机对水做功为。
14.为了节能减排,小明同学坚持骑自行车上学,他的质量为50kg,所骑自行车质量为15kg,若他骑行时受到的阻力恒为60N,他5min内匀速骑行1500m。求:
(1)小明骑行的速度;
(2)小明骑自行车时克服阻力所做的功。
【答案】解:(1)小明骑行的时间
骑行的路程s=1500m,小明骑行的速度
(2)小明匀速骑行骑行时受到的阻力与牵引力是一对平衡力,即
骑行的路程s=1500m,小明骑行时克服阻力所做的功等于牵引力做的功
答:(1)小明骑行的速度是5m/s;
(2)小明骑行时克服阻力所做的功是9×104J。
15.中远亚洲号货轮是我国首条拥有全部产权并由中国船员驾驶的集装箱货轮,可装载10062个标准集装箱,货轮满载排水量为,空载质量为。某次航行货轮以7.5m/s(约15节)的速度匀速行驶在海洋中。求:(g取10N/kg)
(1)该货轮满载时受到的浮力为多少?这10062个标准集装箱的总质量不得超过多少?
(2)货轮以7.5m/s的速度匀速行驶时受到的阻力是,此时货轮在1min内做功多少?
【答案】(1)该货轮满载时受到的浮力为
该货轮满载时漂浮,总重力为
则该货轮满载时总质量为
则10062个标准集装箱的总质量最大为
(2)货轮在1min内行驶的距离为
因为做匀速直线运动,处于平衡状态,动力和阻力是一对平衡力,大小相等,则动力为
则货轮在1min内做功
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