内容正文:
第十一章 《功和机械能》练习
§11.1 功练习
【知识回顾】
一、 力学中的功
1.功:如果一个 作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了 ,就说这个力对物体做了功。
2.做功的两个必要因素
(1)有 作用在物体上。
(2)物体在这个力的方向上移动了 。
3.功的大小:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 。
4.计算公式: 。
5.单位: ,简称 ,符号 。
注:三种不做功的情况:
(1)“劳而无功”:物体受力,但没有在力的方向上移动距离,即F≠0,s=0。
(2)“不劳无功”:物体移动了距离,但在运动方向上没有受到力的作用,即F=0,s≠0。
(3)“垂直无功”:物体既受到力,又移动了距离,但两者方向互相垂直,即F⊥s。
二、 功的计算
1.计算功: 。
2.计算力: 。
3.计算距离: 。
注:计算功时的三种情况
(1)拉力做功:W=Fs。
(2)克服重力做功:W=Gh。
(3)克服摩擦力做功:W=fs。
【精练】
1.下列情景中,人对物体做功的是( )
A.司机用力推汽车,汽车不动
B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
2.机器狗能帮助人们搬运重物。不计空气阻力,下列四种情境中,机器狗对重物A做功的是( )
A.蹲着不动 B.托举重物匀速竖直上升
C.站着不动 D.承载重物匀速水平移动
3.一个质量约为50 kg的中学生背着重为20 N的书包从教学楼的一楼跑到四楼,在此过程中,他对书包做功最接近于( )
A.60 J B.180 J C.600 J D.4 500 J
4.甲用力推一辆小车,经过4分钟小车在力的方向上前进了50米,乙用同样大小的力推另一辆小车,经过8分钟小车在力的方向上前进了相同的距离,那么( )
A.甲和乙做的功一样多 B.甲做的功多
C.乙做的功多 D.乙的功是甲的功的两倍
5.为缓解同学们的紧张情绪,中考前夕,老师在走廊上安装了一根横杆。挂上一个粽子,如图甲所示,O为悬挂点。让同学们跳一跳、顶一顶,寓意“奋起高粽(高中)”。粽子离开人头顶后,在空中的运动轨迹如图乙虚线所示(A→B→C)。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
6.用大小不同的水平力F甲、F乙(F甲>F乙)分别拉同一个物体做直线运动,下列图像中,能正确描述两个力所做的功W与物体在力的方向上移动的距离s的关系的是( )
7.在校运会中,小明参加了实心球比赛,如果他用100 N的力,将重20 N的实心球投到了10 m远处,则下列关于他投实心球时做功情况的说法,正确的是( )
A.做功1 000 J B.做功200 J
C.没有做功 D.条件不足,无法计算
8.(多选)下列现象中利用风能或水能做功的是( )
A.帆船在河水中逆流航行 B.风筝越飞越高
C.用太阳灶把水烧开 D.木船在河中顺流而下
9.(多选)某建筑工地上,一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度,整个过程中起重机提升材料所做的功W与提升高度h的关系如图所示。由图可知(g取10 N/kg)( )
A.两种材料总质量为1.5 t B.两种材料总质量为3 t
C.吊到40 m高处的材料质量为1 t D.吊到40 m高处的材料质量为1.5 t
10.(多选)如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,拉力做的功以及4~6s内物体所受的摩擦力( )
A.30J B.50J C.3N D.1N
11.暑假中,王强同学去小姨家的餐馆体验生活,送餐时,当他托着餐盘在水平路面上匀速行走时,他的手对餐盘 ;当他托着餐盘从一楼厨房端上二楼的餐厅时,他的手对餐盘 。(均选填“做功”或“不做功”)
12.小红先用100 N的水平力推动水平地面上重500 N的小车匀速直线前进5 m,推力所做的功为 J,若用200 N的水平力推动小车加速直线前进5 m,则该加速过程中推力所做的功为 J,整个过程中,小车所受重力做的功为 J。
13.重为800 N的小车在水平拉力的作用下沿水平道路上前进了10 m,撤去拉力后,小车又前进了2 m后才停下来。若拉力对小车做的功为400 J,则该拉力的大小是 N。
14.为方便残疾人上下台阶,很多公共场所设计了如图所示的专用通道。若将总重为600 N的残疾人和轮椅沿8 m长的斜面推至2 m高的入口处,沿斜面所用的推力为200 N,则在此过程中推力做的功为 J,克服人和轮椅重力做的功为 J,楼梯斜面的支持力对轮椅做的功为 J。
15.重为98N的小车,用30N的水平拉力使小车在水平地面上匀速前进了20m,则此过程中拉力对小车做功为______J,重力对小车做功为______J。
16.做功的两个必要因素是:作用在物体上的______和物体在______的方向上通过的距离。
17.在水平桌面上,将重为20N的木块沿直线匀速向前推了5m,所用的推力为4N,撤去推力后,木块由于惯性又前进了1m,则重力所做的功为_________J。
18.人工智能让我们的生活更加便捷,某酒店迎宾机器人能将客人从酒店门口带至前台。若这一过程中机器人做匀速直线运动,通过的路程为20 m,所受阻力为自身重力的,该机器人的整机质量为36 kg,行进速度为1 m/s,g取10 N/kg。求:
(1)机器人的重力。
(2)机器人工作时牵引力所做的功。
19.如图所示,质量为的小型双轮压路机在一次压路作业中以的速度在平直路面上匀速行驶,行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。压路机静止在水平路面上时,与地面的总接触面积为,求:
(1)压路机静止时对水平路面的压强。
(2)压路机行驶过程中的牵引力。
(3)压路机行驶过程中牵引力的功。
参考答案
【知识回顾】
一、 力学中的功
1.功:如果一个 力 作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了 一段距离 ,就说这个力对物体做了功。
2.做功的两个必要因素
(1)有 力 作用在物体上。
(2)物体在这个力的方向上移动了 一段距离 。
3.功的大小:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 乘积 。
4.计算公式: W=Fs 。
5.单位: 焦耳 ,简称 焦 ,符号 J 。
注:三种不做功的情况:
(1)“劳而无功”:物体受力,但没有在力的方向上移动距离,即F≠0,s=0。
(2)“不劳无功”:物体移动了距离,但在运动方向上没有受到力的作用,即F=0,s≠0。
(3)“垂直无功”:物体既受到力,又移动了距离,但两者方向互相垂直,即F⊥s。
二、 功的计算
1.计算功: W=Fs 。
2.计算力: F= 。
3.计算距离: s= 。
注:计算功时的三种情况
(1)拉力做功:W=Fs。
(2)克服重力做功:W=Gh。
(3)克服摩擦力做功:W=fs。
【精练】
1.下列情景中,人对物体做功的是(B)
A.司机用力推汽车,汽车不动
B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
2.机器狗能帮助人们搬运重物。不计空气阻力,下列四种情境中,机器狗对重物A做功的是(B)
A.蹲着不动 B.托举重物匀速竖直上升
C.站着不动 D.承载重物匀速水平移动
3.一个质量约为50 kg的中学生背着重为20 N的书包从教学楼的一楼跑到四楼,在此过程中,他对书包做功最接近于(B)
A.60 J B.180 J C.600 J D.4 500 J
4.甲用力推一辆小车,经过4分钟小车在力的方向上前进了50米,乙用同样大小的力推另一辆小车,经过8分钟小车在力的方向上前进了相同的距离,那么(A)
A.甲和乙做的功一样多 B.甲做的功多
C.乙做的功多 D.乙的功是甲的功的两倍
5.为缓解同学们的紧张情绪,中考前夕,老师在走廊上安装了一根横杆。挂上一个粽子,如图甲所示,O为悬挂点。让同学们跳一跳、顶一顶,寓意“奋起高粽(高中)”。粽子离开人头顶后,在空中的运动轨迹如图乙虚线所示(A→B→C)。下列说法正确的是(B)
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
6.用大小不同的水平力F甲、F乙(F甲>F乙)分别拉同一个物体做直线运动,下列图像中,能正确描述两个力所做的功W与物体在力的方向上移动的距离s的关系的是(A)
7.在校运会中,小明参加了实心球比赛,如果他用100 N的力,将重20 N的实心球投到了10 m远处,则下列关于他投实心球时做功情况的说法,正确的是(D)
A.做功1 000 J B.做功200 J
C.没有做功 D.条件不足,无法计算
8.(多选)下列现象中利用风能或水能做功的是( ABD )
A.帆船在河水中逆流航行 B.风筝越飞越高
C.用太阳灶把水烧开 D.木船在河中顺流而下
9.(多选)某建筑工地上,一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度,整个过程中起重机提升材料所做的功W与提升高度h的关系如图所示。由图可知(g取10 N/kg)( BC )
A.两种材料总质量为1.5 t B.两种材料总质量为3 t
C.吊到40 m高处的材料质量为1 t D.吊到40 m高处的材料质量为1.5 t
10.(多选)如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,拉力做的功以及4~6s内物体所受的摩擦力(AC )
A.30J B.50J C.3N D.1N
11.暑假中,王强同学去小姨家的餐馆体验生活,送餐时,当他托着餐盘在水平路面上匀速行走时,他的手对餐盘 不做功 ;当他托着餐盘从一楼厨房端上二楼的餐厅时,他的手对餐盘 做功 。(均选填“做功”或“不做功”)
12.小红先用100 N的水平力推动水平地面上重500 N的小车匀速直线前进5 m,推力所做的功为 500 J,若用200 N的水平力推动小车加速直线前进5 m,则该加速过程中推力所做的功为 1 000 J,整个过程中,小车所受重力做的功为 0 J。
13.重为800 N的小车在水平拉力的作用下沿水平道路上前进了10 m,撤去拉力后,小车又前进了2 m后才停下来。若拉力对小车做的功为400 J,则该拉力的大小是 40 N。
14.为方便残疾人上下台阶,很多公共场所设计了如图所示的专用通道。若将总重为600 N的残疾人和轮椅沿8 m长的斜面推至2 m高的入口处,沿斜面所用的推力为200 N,则在此过程中推力做的功为 1 600 J,克服人和轮椅重力做的功为 1 200 J,楼梯斜面的支持力对轮椅做的功为 0 J。
15.重为98N的小车,用30N的水平拉力使小车在水平地面上匀速前进了20m,则此过程中拉力对小车做功为___600___J,重力对小车做功为___0___J。
16.做功的两个必要因素是:作用在物体上的__力____和物体在___力___的方向上通过的距离。
17.在水平桌面上,将重为20N的木块沿直线匀速向前推了5m,所用的推力为4N,撤去推力后,木块由于惯性又前进了1m,则重力所做的功为____0_____J。
18.人工智能让我们的生活更加便捷,某酒店迎宾机器人能将客人从酒店门口带至前台。若这一过程中机器人做匀速直线运动,通过的路程为20 m,所受阻力为自身重力的,该机器人的整机质量为36 kg,行进速度为1 m/s,g取10 N/kg。求:
(1)机器人的重力。
(2)机器人工作时牵引力所做的功。
解:(1)机器人的重力:
G=mg=36 kg×10 N/kg=360 N。
(2)机器人受到的阻力:
f=G=×360 N=18 N;
机器人匀速行驶时,所受牵引力与阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,机器人的牵引力:F牵=f=18 N;
牵引力所做的功:
W=F牵s=18 N×20 m=360 J。
19.如图所示,质量为的小型双轮压路机在一次压路作业中以的速度在平直路面上匀速行驶,行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。压路机静止在水平路面上时,与地面的总接触面积为,求:
(1)压路机静止时对水平路面的压强。
(2)压路机行驶过程中的牵引力。
(3)压路机行驶过程中牵引力的功。
【答案】(1);(2)2200N;(3)
解析:(1)压路机静止时对水平地面的压力等于自身的重力
该压路机对水平地面的压强
(2)压路机匀速前进时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,即
(3)压路机在这次压路作业中运动的距离是
压路机行驶过程中牵引力的功
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