11.3 功 分层作业 2026-2027学年苏科版物理九年级上册
2026-09-06
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摘要:
**基本信息**
初中物理“功”同步练,分层覆盖基础概念、公式应用到综合计算,梯度衔接紧密,强化物理观念与科学思维。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层|功的概念(定义、公式、单位)|填空+基础选择,如功的含义、单位物理意义|
|进阶层|做功条件与简单计算(必要条件、W=Fs直接应用)|情境辨析+公式变形,如挺举做功判断、克服重力做功|
|综合层|比较做功大小与综合计算(多情境比较、结合滑轮/运动学)|图表分析+综合应用题,如不同表面做功比较、滑轮组提升计算|
内容正文:
功
一、功的概念
1.功的含义:如果一个力作用在物体上,并且物体在这个________________上 移动一段距离,在物理中就说这个力对物体做了功。
2.功的大小:物理学中把________与物体在力的方向上________________的乘积称为机械功,简称功。
3.功的公式:
(1)功=________×________
W=________
(2)功的单位:F的单位________(___),S的单位________(___),W的单位________(___)
1J=1__________
物理意义:在1N力作用下,物体在__________上通过1m的距离,力对物体所做的功为1J。
单位大小:把一个鸡蛋从地面拿起并举过头顶,所做的功就是是_____。
(3) 变形公式:__________、__________
例1.1 J的功就是( )
A.将重1 N的物体移动1 m所做的功 B.将质量为1 kg的物体移动1 m所做的功
C.在1 N的作用下,物体移动1 m所做的功 D.在1 N的作用下,物体在力的方向上移动1 m所做的功
例2.将两个鸡蛋举高1米所做功约为( )
A.0.5J B.1J C.2J D.4J
例3.小李将一本初中物理课本从地面拿到课桌上,他对课本所做的功的大小最接近于( )
A.0.2J B.2J C.20J D.200J
例4.某中学生从底楼奔上六楼,共用了15秒的时间,他上楼时克服重力做的功最接近( )
A.150J B.750J C.1500J D.7500J
例5.如图所示为小明同学做挺举连续动作的几个状态图,下列说法不正确的是( )
A.小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中对杠铃做了功
B.小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中对杠铃做了功
C.小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中对杠铃做了功
D.小明同学在站立状态过程中对杠铃做了功
例6.举高甲乙两物体做的功之比为1∶2,甲乙两物体所受重力之比为2∶3,则甲乙两物体被举高的高度之比为( )
A.1∶3 B.3∶4 C.4∶3 D.2∶1
例7.小盼、小汉两同学沿同一竹竿进行爬竿比赛,小盼从地面匀速爬到竿顶用了16s,小汉从地面匀速爬到竿顶用了12s,已知小盼、小汉两人的体重之比为3:4,则小盼、小汉两人爬竿克服重力做功之比是( )
A.3:4 B.4:3 C.9:16 D.16:9
二、做功的两个必要条件
1.做功的两个必然的条件:
①有_____的作用。 ②_______________通过一段距离。
2.不做功的几种情况
①有力__________距离。 如:花了很大的力气,汽车还是不动
②有距离__________力。 如:足球被踢后,在草地上滚了一段距离
③力与物体通过的距离__________(F⊥S)。 如:背书包在水平路面匀速前进
例1. 在下列四种情境中,人对物体做功的是( )
A.将杠铃从地面举起 B.背着书包水平匀速前进 C.用力推汽车,汽车没动 D.被踢后滚出去的足球
例2.如图所示的事例中,人对物体没有做功的是( )
A. 推着小车前 B. 爬楼梯 C. 搬而未起 D. 提升口袋
例3.如图所示的情景中,关于力对物体做功的叙述,正确的是( )
A.甲图中,举重运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃的支撑力做功了
B.乙图中,人用水平方向的力推着冰壶在冰面上滑动的过程中,人的推力对冰壶做功了
C.丙图中,大力士用很大的力拉飞机,但没拉动,大力士的拉力对飞机做功了
D.丁图中,小朋友将足球踢出,球在空中飞行过程中,小朋友的踢力对足球做功了
例4.下列实例中,重力对物体做功的是( )
A.汽车在水平地面行驶 B.起重机吊着重物在空中水平移动
C.跳水运动员下落 D.做物理实验,让小车在水平木板上匀速运动
例5.一物体沿着斜面匀速下滑的过程中,下列哪种说法是正确的( )
A.重力在做功 B.斜面对物体的支持力在做功
C.斜面对物体的阻力做功为0 D.上面三个力有没有做功无法确定
三、功的计算
1.运用功的公式计算:力的单位必须为_____,距离的单位必须为_____,得到的单位才是_____。
2.克服重力做功:W=_____=_____
3.克服摩擦力做功:W=_____=_____
例1.小明用20N的水平推力推着重100N的购物车做了750J的功,那么小明推着购物车在水平方向上运动的距离是 m。
例2.小明用100N的水平推力,推着一个重为200N的木箱在水平地面上匀速前进10m,推力对木箱做的功是 J,重力对木箱做的功是 J。
例3.百货大楼从一楼到二楼的扶梯的高度是5m,扶梯长是7m,小梦体重为500N。扶梯把小梦从一楼送上二楼的过程中对小梦做功 J。
例4.小强将重为25N的滑板从地面上提起0.4m,然后小强又提着滑板在水平路面上行走了 5m。小强提起滑板对滑板做了 J的功,提着滑板行走又对滑板做了 J的功,整个过程小强对滑板做功 J。
例5.运动员用50N的力将质量为5千克的铅球推出手,铅球落到10米远处后又在地上向前滚动了1米,整个过程中,运动员对铅球所做的功( )
A.等于500J B.等于550J C.小于500J D.0J
例6.一物体受到5N竖直向上的拉力作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了10s,拉力对物体做的功为( )
A.0J B.1J C.10J D.50J
例7.一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向匀速运动了0.8m,撤去拉力后又向前滑行了0.2m,拉力F大小为5N,拉力F做的功为( )
A.1J B.3J C.2J D.4J
例8.用水平拉力先后两次拉着重为20 N的同一物体,沿同一水平面做直线运动。第一次拉力为15 N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了30 J的功;第二次将拉力增大为30 N,拉力对物体做了60 J的功,分析两次做功过程,以下判断正确的是( )
A.第一次物体受到的摩擦力是15 N,物体运动了1 m
B.第一次物体受到的摩擦力是30 N,物体运动了2 m
C.第二次物体受到的摩擦力是15N,物体运动了2m
D.第二次物体受到的摩擦力是30N,物体运动了4 m
【比较做功的大小】
例1.如图,质量分别为m和2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离。下列结论正确的是( )
A.图甲中F做的功小于图乙中F做的功 B.图甲中F做的功等于图乙中F做的功
C.图甲中F做的功大于图乙中F做的功 D.条件不足,无法确定图甲、乙中F做的功哪个多
例1图 例2图
例2.如图,在光滑的水平面上,用力F拉着物体A前进距离s,力F所做的功为W1;在粗糙的水平面上,用同样的力F拉着物体B前进距离s,所做的功为W2,则( )
A.W1>W2 B.W1=W2 C.W1<W2 D.无法判断
例3.如下图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( )
A.W1=W2=W3 B.W1=W2<W3 C.W2<W1=W3 D.W1<W2<W3
例4.如图所示,把一个物体分别沿光滑斜面AC、BC匀速推上顶端,所用推力分别为F1、F2,所做的功分别为W1、W2,已知。下列说法中( )
① ②
③ ④
A.只有①③正确 B.只有②④正确 C.只有①④正确 D.只有②③正确
例5.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s后,如图所示,关于力F所做的功的大小关系正确的是( )
A.在光滑水平地面做功多 B.在粗糙水平地面做功多
C.在粗糙斜面做功多 D.一样大
【计算题】
例1.如图所示,物体重为50N,在10s内被匀速提升5m。若不计滑轮自重和摩擦,求:
(1)拉力F大小;
(2)拉力F做的功W;
(3)拉力F的功率P。
例2.某物体在大小为10N的水平拉力F作用下,以2米/秒的速度在水平地面上做匀速直线运动,其s-t图像如图所示。
(1)求该物体在AB间通过的路程s;
(2)求拉力F在AB间做的功W。
例3.在某届机器人与人工智能国际会议中,图甲为某款静止在水平地面上的智能机器人,重力为400N。它在某次引领接待工作中,沿水平直线匀速运动,受到的水平阻力为机器人自重的0.02倍,运动路程s随时间t变化的图像如图乙所示。则:
(1)静止时,地面对智能机器人的支持力大小为多少N?
(2)在0~4s内,动力对机器人做的功为多少J?
例4.生活中有些低层建筑没有电梯,房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如下图,物料及桶总质量为60kg,工人质量为80kg,工人的双脚与水平地面接触面积为400cm2,某段时间内工人将物料及桶缓缓匀速提升了3m。不计滑轮组和绳的重量及绳与轮之间的摩擦。图中拉力的方向近似认为是竖直方向,g取10 N/kg。求:
(1)工人拉绳子的力是多大?
(2)这段时间内工人提升物料及桶做了多少功?
(3)这段时间内工人对地面的压强是多少?
例5.小军体重500 N,他的家距离学校2400 m,他骑自行车在水平路面上以4 m/s的速度匀速直线行驶回校。有关数据在下表中列出,求:
自行车净重
250 N
行驶过程中轮胎与地面总接触面积
5 ×10-3 m2
匀速行驶时的总阻力
30 N
车轮半径
0.3 m
轮胎承受的最大气压
2×105Pa
(1)行驶过程中,车对地面的压强是多大?
(2)小军骑自行车上学从家到学校的过程至少要做多少功?
功
一、功的概念
1,功的含义:如果一个力作用在物体上,并且物体在这个力的方向上 移动一段距离,在物理中就说这个力对物体做了功。
2,功的大小:物理学中把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功,简称功。
3,功的公式:
(1)功=力×距离
W=FS
(2)功的单位:F的单位牛顿(N),S的单位米(m),W的单位焦耳(J)
1J=1N·m
物理意义:在1N力作用下,物体在力的方向上通过1m的距离,力对物体所做的功为1J。
单位大小:把一个鸡蛋从地面拿起并举过头顶,所做的功就是是1J。
(3) 变形公式
1.1 J的功就是( )
A.将重1 N的物体移动1 m所做的功 B.将质量为1 kg的物体移动1 m所做的功
C.在1 N的作用下,物体移动1 m所做的功 D.在1 N的作用下,物体在力的方向上移动1 m所做的功
【答案】D
【详解】不知道物体移动的方向是否与力的方向相同,无法计算功,故A. B. C错误;物体沿力的方向方向移动一段距离;所以做功W=Fs=1N×1m=1J,故D正确.故选D.
点睛:该题考查1 J的物理意义以及对物体做功时力和距离之间关系的正确理解.力是作用在物体上的力,距离是物体沿力的方向移动的距离,二者是对应的,缺一不可.
2.将两个鸡蛋举高1米所做功约为( )
A.0.5焦 B.1焦 C.2焦 D.4焦
【答案】B
【详解】两个鸡蛋的重力约为1N,把两个鸡蛋举高1m的功为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.小李将一本初中物理课本从地面拿到课桌上,他对课本所做的功的大小最接近于( )
A.0.2焦 B.2焦 C.20焦 D.200焦
【答案】B
【详解】一本物理课本的质量约200g,即0.2kg,则一本物理课本的重力
G=mg=0.2kg×10Nkg=2N
地面到课桌的距离约1m,则小李将一本初中物理课本从地面拿到课桌上,他对课本所做的功约
W=Gh=2N×1m=2J
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.某中学生从底楼奔上六楼,共用了15秒的时间,他上楼时克服重力做的功最接近( )
A.150焦 B.750焦 C.1500焦 D.7500焦
【答案】D
【详解】估计该同学的体重为500N,每层楼高3m,登的高度是
3×5m=15m
该同学克服重力做的功
W=Gh=500N×15m=7500J
故选D。
5.如图所示为小明同学做挺举连续动作的几个状态图,下列说法不正确的是( )
A.小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中对杠铃做了功
B.小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中对杠铃做了功
C.小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中对杠铃做了功
D.小明同学在站立状态过程中对杠铃做了功
【答案】D
【详解】做功的两个因素,一是要有力作用在物体上,二是物体在力的方向上通过的距离。
A.小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中,小明对杠铃施加一个向上的力,杠铃向上移动了距离,所以对杠铃做了功,A正确,故A不符合题意;
B.小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中,对杠铃施加一个向上的力,杠铃向上移动了距离,所以对杠铃做了功,B正确,故B不符合题意;
C.小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中,对杠铃施加一个向上的力,杠铃向上移动了距离,所以对杠铃做了功,C正确,故C不符合题意;
D.小明同学在站立状态过程中,对杠铃有一个向上的力,但杠铃没有移动距离,所以没有对杠铃做功,D错误,故D符合题意。
故选D。
6.举高甲乙两物体做的功之比为1∶2,甲乙两物体所受重力之比为2∶3,则甲乙两物体被举高的高度之比为( )
A.1∶3 B.3∶4 C.4∶3 D.2∶1
【答案】B
【详解】由
W=Fs=Gh
可知,甲乙两物体被举高的高度之比
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
7.小盼、小汉两同学沿同一竹竿进行爬竿比赛,小盼从地面匀速爬到竿顶用了16s,小汉从地面匀速爬到竿顶用了12s,已知小盼、小汉两人的体重之比为3:4,则小盼、小汉两人爬竿克服重力做功之比是( )
A.3:4 B.4:3 C.9:16 D.16:9
【答案】A
【详解】沿杆上爬克服重力做功,因为沿同一竹竿爬杆,故高度相同,设为h,由功的计算公式可求出,做功之比
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
二、做功的两个必要条件
1,做功的两个必然的条件:
①有力的作用。
②在力的方向上通过一段距离。
2,不做功的几种情况
①有力没有距离。 如:花了很大的力气,汽车还是不动
②有距离无力。 如:足球被踢后,在草地上滚了一段距离
③力与物体通过的距离垂直(F⊥S)。如:背书包在水平路面匀速前进
1.在下列四种情境中,人对物体做功的是( )
A. 将杠铃从地面举起 B. 背着书包水平匀速前进
C. 用力推汽车,汽车没动 D. 被踢后滚出去的足球
【答案】A
【详解】A.将杠铃从地面举起,人对杠铃施加了力,杠铃在力的方向上通过了距离,人对杠铃做了功,故A符合题意;
B.人背着书包水平匀速前进,人对书包施加了力的作用,书包在力的方向上没有通过距离,人对书包不做功,故B不符合题意;
C.用力推车,车保持静止,人对车施加了力,车没有在力的方向上通过距离,所以人对车没有做功,故C不符合题意;
D.丁图中足球离开脚后由于惯性继续向前滚,足球不再受人的踢力,所以人对足球没有做功,故D不符合题意。
故选A。
2.如图所示的事例中,人对物体没有做功的是( )
A.推着小车前进 B. 爬楼梯
C. 搬而未起 D. 提升口袋
【答案】C
【详解】A.推着小车前进,人对车施加一个力的作用,在力的方向上移动了距离,故对车做了功,故A不符合题意;
B.人在爬楼梯时,重力的方向竖直向下,人在竖直方向上移动了距离,人克服重力做功,故B不符合题意;
C.搬石头时,人给石头一个力的作用,石头在力的作用下没有移动距离,人对石头没有做功,故C符合题意;
D.人给口袋一个向上的力,口袋在力的作用下向上移动距离,人对口袋做了功,故D不符合题意。
故选C。
3.如图所示的情景中,关于力对物体做功的叙述,正确的是( )
A.甲图中,举重运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃的支撑力做功了
B.乙图中,人用水平方向的力推着冰壶在冰面上滑动的过程中,人的推力对冰壶做功了
C.丙图中,大力士用很大的力拉飞机,但没拉动,大力士的拉力对飞机做功了
D.丁图中,小朋友将足球踢出,球在空中飞行过程中,小朋友的踢力对足球做功了
【答案】B
【详解】A.甲图中,举重运动员举着杠铃不动,在力的方向上没有移动距离,则运动员对杠铃的支撑力未做功,故A错误;
B.乙图中,人用水平方向的力推着冰壶在冰面上滑动的过程中,在力的方向上有移动距离,则人的推力对冰壶做功了,故B正确;
C.丙图中,大力士用很大的力拉飞机,但没拉动,在力的方向上没有移动距离,则大力士的拉力未对飞机做功,故C错误;
D.丁图中,小朋友将足球踢出,球在空中飞行过程中不受踢力,则小朋友的踢力未对足球做功,故D错误。
4.下列实例中,重力对物体做功的是( )
A.汽车在水平地面行驶 B.起重机吊着重物在空中水平移动
C.跳水运动员下落 D.做物理实验,让小车在水平木板上匀速运动
【答案】C
【详解】A.汽车在水平地面行驶,汽车受重力的作用,但汽车在重力的方向没有移动距离,重力没有做功故,故A不符合题意;
B.重物受重力的作用,但重物没有在重力的方向移动距离,重力没有做功,故B不符合题意;
C.跳水运动员受重力的作用,且在重力的方向移动了距离,重力做了功,故C符合题意;
D.小车受重力的作用,但小车没有在重力的方向移动距离,重力没有做功,故D不符合题意。
故选C。
5.一物体沿着斜面匀速下滑的过程中,下列哪种说法是正确的( )
A.重力在做功 B.斜面对物体的支持力在做功
C.斜面对物体的阻力做功为0 D.上面三个力有没有做功无法确定
【答案】A
【详解】一物体沿着斜面匀速下滑的过程中
AD.由于重力方向是竖直向下的,且沿重力的方向有一段距离,故重力做了功,故A正确,D错误;
B.斜面对物体的支持力是沿斜面向上的,即该力一定与斜面垂直,故在该过程中,虽然有力,但沿着支持力的方向没有距离,故没有做功,故B错误;
C.斜面对物体的阻力与物体的运动方向相反,所以在该过程中,有力,且沿力的方向有一段距离,故该过程中斜面对物体的阻力做了功,故C错误。
故选A。
三、功的计算
1,运用功的公式计算:力的单位必须为N,距离的单位必须为m,得到的单位才是J。
2,克服重力做功:W=FS=Gh
3,克服摩擦力做功:W=FS=fS
1.小明用20N的水平推力推着重100N的购物车做了750J的功,则小明推着购物车在水平方向上运动的距离是 m。
【答案】37.5
【详解】根据已知条件,20N的水平推力做了750J的功,根据W=Fs,则小明推着购物车在水平方向上运动的距离是
2.小明用100N的水平推力,推着一个重为200N的木箱在水平地面上匀速前进了10m,推力对木箱做的功是 J,重力对木箱做的功是 J。
【答案】 1000 0
【详解】[1]水平推力,在水平方向上移动的距离为,所以推力对木箱做的功为
[2]木箱的重力为,木箱在竖直方向上没有移动距离,所以重力没有做功,即重力做功为0J。
3.百货大楼从一楼到二楼的扶梯的高度是5m,扶梯长是7m,小梦体重为500N。扶梯把小梦从一楼送上二楼的过程中对小梦做功 J。
【答案】2500
【详解】扶梯把小梦从一楼送上二楼的过程中对小梦做功
W=Gh=500N×5m=2500J
4.小强将重为25N的滑板从地面上提起0.4m,然后小强又提着滑板在水平路面上行走了 5m。小强提起滑板对滑板做了 J的功,提着滑板行走又对滑板做了 J的功,整个过程小强对滑板做功 J。
【答案】 10 0 10
【详解】[1]小强提起滑板对滑板做功
[2]提着滑板行走时,对滑板的力方向向上,滑板水平移动,力和物体移动的方向垂直,力对滑板不做功,即。
[3]整个过程小强对滑板做功
5.运动员用50N的力将质量为5千克的铅球推出手,铅球落到10米远处后又在地上向前滚动了1米,整个过程中,运动员对铅球所做的功( )
A.等于500焦 B.等于550焦 C.小于500焦 D.0焦
【答案】C
【详解】铅球在空中飞行的过程中,运动员对铅球没有力的作用(铅球能够向前飞行是因为其具有惯性),所以运动员对铅球没有做功,运动员用50牛的力将质量为5千克的铅球推出手的过程中,有力且在力的方向上有距离,所以这个过程做功,推出手的过程中大致移动了0.8m,所以整个过程中,运动员对铅球所做的功
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.一物体受到5N竖直向上的拉力作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了10s,拉力对物体做的功为( )
A.0J B.1J C.10J D.50J
【答案】A
【分析】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;二者缺一不可。
【详解】A.一物体受到5N竖直向上的拉力F作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了10s,力与物体的运动方向垂直,对物体没有做功,即做功为0J,故A符合题意;
B.一物体受到5N竖直向上的拉力F作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了10s,力与物体的运动方向垂直,对物体没有做功,即做功为0J,故B不符合题意;
C.一物体受到5N竖直向上的拉力F作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了10s,力与物体的运动方向垂直,对物体没有做功,即做功为0J,故C不符合题意;
D.一物体受到5N竖直向上的拉力F作用,沿水平方向以0.2m/s的速度匀速运动了10s,力与物体的运动方向垂直,对物体没有做功,即做功为0J,故D不符合题意。
故选A。
【点睛】本题考查了力是否做功的判断方法,基础题目。
7.一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向匀速运动了0.8m,撤去拉力后又向前滑行了0.2m,拉力F大小为5N,拉力F做的功为( )
A.1J B.3J C.2J D.4J
【答案】D
【详解】拉力F做的功为
W=Fs=5N×0.8m=4J
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
8.用水平拉力先后两次拉着重为20 N的同一物体,沿同一水平面做直线运动。第一次拉力为15 N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了30 J的功;第二次将拉力增大为30 N,拉力对物体做了60 J的功,分析两次做功过程,以下判断正确的是( )
A.第一次物体受到的摩擦力是15 N,物体运动了1 m
B.第一次物体受到的摩擦力是30 N,物体运动了2 m
C.第二次物体受到的摩擦力是15N,物体运动了2m
D.第二次物体受到的摩擦力是30N,物体运动了4 m
【答案】C
【详解】AB.物体在水平面上做匀速直线运动时,在水平方向受拉力和摩擦力作用,并且二力是一对平衡力,故物体受到的拉力
F1=f=15N
根据W=Fs可知,第一次物体通过的距离
s1==2m
故AB错误;
CD.若增大拉力,而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变,因此,物体受到的摩擦力不变,仍为15N;根据W=Fs可知,第二次物体通过的距离
s2==2m
故C正确,D错误。
故选C。
【比较做功的大小】
1.如图所示,质量分别为m和2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离。下列结论正确的是( )
A.图甲中F做的功小于图乙中F做的功
B.图甲中F做的功等于图乙中F做的功
C.图甲中F做的功大于图乙中F做的功
D.条件不足,无法确定图甲、乙中F做的功哪个多
【答案】B
【详解】根据题意可知,两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离s,根据W=Fs可知,甲图中F做的功等于乙图中F做的功,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.如图所示,在光滑的水平面上,用力F拉着物体A前进距离s,力F所做的功为W1;在粗糙的水平面上,用同样的力F拉着物体B前进距离s,所做的功为W2,则( )
A.W1>W2 B.W1=W2
C.W1<W2 D.无法判断
【答案】B
【详解】功等于做功的力乘以物体在力的方向上通过的距离,既然做功的力、通过的距离都相等,则做的功相等。故ACD错误,不符合题意;B正确,符合题意。
故选B。
3.如下图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( )
A.W1=W2=W3 B.W1=W2<W3 C.W2<W1=W3 D.W1<W2<W3
【答案】B
【详解】由图可见,第一幅图中滑轮为定滑轮,它的特点是不省力,不省距离,所以拉力移动的距离等于物体移动距离为s,拉力做的功为
W1=F1s
第二幅图中,拉力移动的距离等于物体移动距离为s,拉力做的功为
W2=F2s
第三幅图中滑轮为动滑轮,可以省一半力,但是费距离,拉力移动距离为2s,拉力做的功为
W3=F3×2s=2F3s
又因为拉力F1、F2、F3大小相等,所以
W1=W2<W3
故B正确,ACD错误。
故选B。
4.如图所示,把一个物体分别沿光滑斜面AC、BC匀速推上顶端,所用推力分别为F1、F2,所做的功分别为W1、W2,已知。下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①③正确 B.只有②④正确 C.只有①④正确 D.只有②③正确
【答案】B
【详解】用光滑的斜面没有额外功,推力在两斜面上做功等于克服物体重力所做的功,根据可知,;因为,根据可知,,所以①③错误,②④正确,故B不符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s后,如图所示,关于力F所做的功的大小关系正确的是( )
A.在光滑水平地面做功多 B.在粗糙水平地面做功多
C.在粗糙斜面做功多 D.一样大
【答案】D
【详解】用同样大小的力F将不同质量的物体沿力的方向移动相同的距离s,由W=Fs可知,在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上力F所做的功一样大。
故选D。
【计算题】
1.如图所示,物体重为50N,在10s内被匀速提升5m。若不计滑轮自重和摩擦,求:
(1)拉力F大小;
(2)拉力F做的功W;
(3)拉力F的功率P。
【答案】(1)25N
(2)250J
(3)25W
【详解】(1)若不计滑轮自重和摩擦,拉力的大小
(2)绳子自由端移动的距离
拉力F做的功
(3)拉力F的功率
2.某物体在大小为10牛的水平拉力F作用下,以2米/秒的速度在水平地面上做匀速直线运动,其s-t图像如图所示。
(1)求该物体在AB间通过的路程s;
(2)求拉力F在AB间做的功W。
【答案】(1)6m
(2)60J
【详解】(1)根据图象可知,物体在AB间运动的时间为
t=5s-2s=3s
物体在AB间通过的路程
s=vt=2m/s×3s=6m
(2)拉力F在AB间做的功
W=Fs=10N×6m=60J
3.(2024·四川内江·中考真题)在某届机器人与人工智能国际会议中,图甲为某款静止在水平地面上的智能机器人,重力为400N。它在某次引领接待工作中,沿水平直线匀速运动,受到的水平阻力为机器人自重的0.02倍,运动路程s随时间t变化的图像如图乙所示。则:
(1)静止时,地面对智能机器人的支持力大小为多少N?
(2)在0~4s内,动力对机器人做的功为多少J?
【答案】(1)400N;(2)16J
【详解】解:(1)静止时,智能机器人处于平衡状态,地面对智能机器人的支持力与机器人所受重力为一对平衡力,则支持力大小等于重力大小,即支持力
F支=G=400N
(2)由图像可知,在0~4s内,机器人做匀速直线运动,机器人处于平衡状态,动力与阻力为一对平衡力,则动力大小等于阻力大小,即动力
F=f=0.02G=0.02×400N=8N
由图像可知,在0~4s内,机器人的运动路程为2m,动力对机器人做的功
W=Fs=8N×2m=16J
答:(1)静止时,地面对智能机器人的支持力大小为400N;
(2)在0~4s内,动力对机器人做的功为16J。
4.(2023·湖北随州·中考真题)生活中有些低层建筑没有电梯,房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如下图,物料及桶总质量为60kg,工人质量为80kg,工人的双脚与水平地面接触面积为400cm2,某段时间内工人将物料及桶缓缓匀速提升了3m。不计滑轮组和绳的重量及绳与轮之间的摩擦。图中拉力的方向近似认为是竖直方向,g取10 N/kg。求:
(1)工人拉绳子的力是多大?
(2)这段时间内工人提升物料及桶做了多少功?
(3)这段时间内工人对地面的压强是多少?
【答案】(1)300N;(2)1800J;(3)1.25×104Pa
【详解】解:(1)如图所示,绳子的股数n=2,工人拉绳子的力为
(2)工人提升物料及桶做的功为
W=mgh=60kg×10N/kg×3m=1800J
(3)人受到竖直向下的重力、地面对人竖直向上的支持力和绳子对人竖直向上的拉力作用,这3个力是平衡的,即
m′g=F拉+F支持
因为支持力和压力是一对相互作用力,大小相等,则工人对地面的压力为
F压= F支持= m′g- F拉=80kg×10N/kg-300N=500N
工人对地面的压强为
答:(1)工人拉绳子的力是300N;
(2)这段时间内工人提升物料及桶做的功为1800J;
(3)这段时间内工人对地面的压强是1.25×104Pa。
5.小军体重500 N,他的家距离学校2400 m,他骑自行车在水平路面上以4 m/s的速度匀速直线行驶回校。有关数据在下表中列出,求:
自行车净重
250 N
行驶过程中轮胎与地面总接触面积
5 ×10-3 m2
匀速行驶时的总阻力
30 N
车轮半径
0.3 m
轮胎承受的最大气压
2×105Pa
(1)行驶过程中,车对地面的压强是多大?
(2)小军骑自行车上学从家到学校的过程至少要做多少功?
【答案】(1)1.5×105 Pa (2)7.2×104 J
【详解】解:(1)行驶在水平面上,车对地面的压力
由表格数据知道,行驶过程中轮胎与地面总接触面积,所以行驶过程中车对地面的压强
(2)因为车做匀速直线运动,所以
骑车的路程,小军骑自行车上学做的功
答:(1)行驶过程中,车对地面的压强是1.5×105 Pa;
(2)小军骑自行车上学从家到学校的过程至少要做功7.2×104。
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