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第1节 功与功率 课时检测
A组:基础巩固
一、选择题:
1.关于功的概念,以下说法正确的是( )
A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量
B.功有正、负之分,若某个力对物体做负功,表明这个力对该物体的运动起阻碍作用
C.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有位移
D.某物体通过一段位移,作用在该物体上的力一定都做功
2.如图所示,下列过程中人对物体做了功的是( )
A.小华用力推石头,但没有推动
B.小明举起杠铃后,在空中停留3秒的过程中
C.小超提着书包,随电梯一起匀速上升的过程中
D.小陈将冰壶推出后,冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中
3.将两个质量相同的物体从同一高度分别自由下落和水平抛出。当它们落到地面上时,下列说法正确的是( )
A.落地时重力的瞬时功率相同
B.运动全过程中重力做的功不同
C.落地时速度相同
D.运动全过程中重力的平均功率不同
4.如图所示,从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地,不计空气阻力,g取10 m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率为( )
A.300 W B.400 W
C.500 W D.700 W
5.如图所示,质量为m的小物体,从高为h、底边长为L的固定粗糙斜面顶端由静止开始沿斜面下滑,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,在物体从斜面顶端滑至斜面底端的过程中,摩擦力所做的功为( )
A.-μmg B.-
C.-μmgL D.-μmg
6.如图所示,质量为m的物体A静止在倾角为θ的斜面体B上,斜面体B的质量为M。现对该斜面体B施加一个水平向左的推力F,使物体A随斜面体B一起沿水平方向向左匀速运动,物体A与斜面体始终保持相对静止,当移动的距离为l时,斜面体B对物体A所做的功为( )
A.Fl B.mgl sin θ·cos θ
C.mgl sin θ D.0
7.(多选)如图所示,在皮带传送装置中,皮带把物体P匀速送到皮带顶端,在这个过程中,下列说法中正确的是( )
A. 摩擦力对物体P做正功
B.物体P克服摩擦力做功
C.皮带克服摩擦力做功
D.摩擦力对皮带不做功
二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
8.如图所示,用沿斜面向上、大小为800 N的力F,将质量为100 kg的物体沿倾角为θ=37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长L=5 m,物体与斜面间的动摩擦因数为0.25。求这一过程中:(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)物体的重力所做的功;
(2)摩擦力所做的功;
(3)物体所受各力的合力所做的功。
B组:能力强化
一、选择题:
9.关于力对物体做的功,以下说法中正确的是( )
A.滑动摩擦力对物体做的功与路径有关
B.合力不做功,物体必定做匀速直线运动
C.在相同的时间内一对作用力与反作用力做的功一定是绝对值相等,一正一负
D.一对作用力与反作用力不可能其中一个做功,而另一个不做功
10.如图所示,质量为50 kg的同学在做仰卧起坐。若该同学上半身的质量约为全身质量的,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,g取10 m/s2,则她在1 min内克服重力做的功W和相应的平均功率P约为( )
A.W=4 500 J,P=75 W
B.W=450 J,P=7.5 W
C.W=3 600 J,P=60 W
D.W=360 J,P=6 W
11.某小孩滑滑梯的情景如图所示,假设滑梯是固定光滑斜面,倾角为30°,小孩质量为m,由静止开始沿滑梯下滑,滑行距离为l时,重力的瞬时功率为(重力加速度为g)( )
A.mg B.mg
C.mg D.mg
12.如图所示,一物体以一定的速度沿水平面由A点滑到B点,摩擦力做功W1;若该物体从A′沿两斜面滑到B′,不考虑物体在最高点离开斜面情况,摩擦力做的总功为W2。已知物体与各接触面间的动摩擦因数均相同,则( )
A.W1=W2
B.W1>W2
C.W1<W2
D.不能确定W1、W2大小关系
参考答案:
A组:1.解析:B 功是标量,A错误;功有正、负之分,但功的正负不是表示方向,而是表示力对物体的做功效果,若某个力对物体做负功,表明这个力对该物体的运动起阻碍作用,所以B正确;当力的方向和物体位移的方向垂直时,该力对物体不做功,此时物体的位移可能不为零,C错误;当力与位移的夹角是90°时,力对物体不做功,D错误。
2.解析:C A、B选项所述情景中,位移都为零,D中冰壶滑行时,不受人的作用力,故人对物体不做功,只有C选项所述情景人对物体做了功。
3.解析:A 两物体竖直方向都是自由落体运动,下落高度相等,由vy=知两者落地时竖直方向速度相等。重力瞬时功率为P=mgvy,两者质量又相同,所以落地时重力的瞬时功率相同,故A正确;两者运动过程下落高度相同,重力大小相等,由WG=mgh知重力做功相同,故B错误;两者落地时竖直方向速度相同,平抛物体落地时水平方向还有速度,所以两者落地时速度不同,故C错误;运动全过程两者重力做功相同,运动时间相等,由P=知重力的平均功率相同,故D错误。
4.解析:A 物体落地前瞬间vy=gt=30 m/s,所以PG=Gvy=300 W,故A正确。
5.解析:C 设斜面倾角为α,根据功的公式,摩擦力所做的功W=-μmg cos α·=-μmgL,故C正确。
6.解析:D 对物体A进行受力分析,其受到重力mg、支持力FN、静摩擦力Ff,如图所示,由于物体A做匀速运动,所以支持力FN与静摩擦力Ff的合力(即斜面体B对物体A的作用力)与物体所受重力大小相等,方向竖直向上,而位移方向水平向左,斜面体B对物体A的作用力的方向与位移方向垂直,故斜面体B对物体A所做的功为0,D正确。
7.解析:AC 物体相对于传送带有向下运动的趋势,则受斜向上的静摩擦力,摩擦力的方向与物体运动方向相同,故摩擦力对P做正功,故A正确,B错误;物体受斜向上的静摩擦力,根据牛顿第三定律,物体对传送带的摩擦力斜向下,而传送带向上运动,所以摩擦力对传送带做负功,皮带克服摩擦力做功,故C正确,D错误。
8.解析:对物体受力分析如图所示
(1)WG=-mgL sin θ=-3 000 J。
(2)Ff=μFN=μmg cos θ
Wf=-FfL=-μmg cos θ·L=-1 000 J。
(3)解法一 WF=FL=4 000 J
W=WF+WG+Wf=0。
解法二 物体做匀速运动,F合=0 故W=0。
答案:(1)-3 000 J (2)-1 000 J (3)0
B组:9.解析:A 滑动摩擦力做功与物体运动的路径有关,故A正确;做匀速圆周运动的物体,合力不做功,但物体做曲线运动,故B错误;一对作用力和反作用力的作用点的位移可能同向,也可能反向,大小可以相等,也可以不等,所以一对作用力和反作用力做功不一定相等,相互作用力做功之和不一定为零,故C错误;一对作用力和反作用力,可能作用力做功,而反作用力不做功,故D错误。
10.解析:A 每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,上半身质量约为全身质量的,则她每一次克服重力做的功约为W′=mgh=×50×10×0.3 J=90 J,1 min内克服重力所做的功约为W=50W′=50×90 J=4 500 J;相应的平均功率约为P== W=75 W,故A正确,B、C、D错误。
11.解析:B 小孩的加速度a==g,由v2=2al得小孩滑行距离为l时的速率v=,故此时重力的瞬时功率P=mgv sin 30°=mg,B正确。
12.解析:A 设A、B间的距离为l,A′OB′中左斜面长度为l1,倾角为α,右斜面长度为l2,倾角为β,则A′、B′间的距离也为l,在题图中物体由A点到B点沿直线滑动过程摩擦力做功W1=-μmgl;物体从A′沿两斜面滑到B′过程,摩擦力做功分为两段,即W2=-μmgl1cos α-μmgl2cos β=-μmg(l1cos α+l2cos β)=-μmgl,所以W1=W2。故A正确,B、C、D错误。
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