第十一章 三、功
一、选择题
1.下列过程中有力做功的是
()
A.小华推书柜没推动
B.小明将书从地上捡起
C.在光滑冰面上自由滑动的冰壶
D.小英提着水桶沿水平方向前进
2.小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里,他提鸡蛋的力做功最接近()
A.9
J
B.30
J
C.90
J
D.300
J
3.小明同学用大小为100
N、水平方向的力将一个重为5
N的足球沿水平方向踢了出去,足球在地面上滚动了30
m才停下来.在足球滚动的过程中,脚对足球做的功是()
A.5
J
B.1500
J
C.150
J
D.0
J
4.教学大楼每层楼高为3
m,小明提着一重50
N的箱子,沿楼梯从一楼登上三楼(上升两层),再沿三楼水平走廊走了4
m进入教室,从一楼到教室的过程中小明对箱子做的总功为
()
A.0
J
B.300
J
C.350
J
D.500
J
5.为了帮助山区人民发展经济,近年来各地政府修了很多条通往山区的致富路.如图1所示是山区常见的盘山公路,可以看成一个斜面.当高度一定,增大坡的长度时,可以
()
图1
A.既省力,又省功
B.省功但不能省力
C.省力但不能省功
D.既不能省力也不能省功
6.如图2所示,将同一重物沿光滑斜面BA、CA从底端匀速移上顶端,所用的拉力分别为F1和F2,所做的功分别为W1和W2,则
()
图2
A.F1 B.F1 C.F1 D.F1>F2,W1>W2 7.如图3所示,只用一个动滑轮把重物匀速竖直提升5 m,所用的动力是60 N,动力所做的功是 () 图3 A.300 J B.150 J C.900 J D.600 J 二、填空题 8.滑板车是深受小朋友们喜爱的玩具,如图4所示,在水平路面上使用时一只脚站在滑板上,另一只脚蹬地,滑板车就能载着人前进.蹬地过程中人对滑板车;蹬地的脚离地后,人和滑板车由于惯性一起继续向前滑行,此过程中人对滑板车.(均选填“做功”或“不做功”) 图4 9.如图5所示,在水平地面上,用50 N的水平推力推动重100 N的箱子,前进了10 m.推力做的功为 J,箱子重力做的功为 J.如果把这个箱子匀速竖直举高1.5 m,人做的功为 J.图5 10.一颗质量为20 g的子弹从枪膛中水平射出,若子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体的平均作用力是600 N,枪膛长60 cm,子弹射出后在空中飞行1200 m,则气体对子弹做的功是 J.11.[2020·毕节] 如图6甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,则0~3 s内,力F对物体做的功为 J,6~9 s内,力F对物体做的功为 J.图6 12.通过对不同机械的研究,我们发现,利用动滑轮提升重物可以 ,但手拉绳子移动的距离比重物上升的距离;用笤帚扫地,虽然费力,但手移动较 的距离,就可以使笤帚在地上扫过一大片.这说明,省力的机械费 ,省距离的机械费 ,(选填“有”或“没有”)既省力又省距离的机械.三、解答题 13.如图7所示,用滑轮组匀速提升一个重为400 N的物体,物体竖直上升了2 m,人拉绳的力为250 N.求此过程中:(不计绳重及摩擦) (1)克服物体重力做的功.(2)人所做的功.(3)动滑轮的重力.图7 14.如图8所示,斜面高为1 m,长为3 m,工人用沿斜面向上、大小为400 N的推力将重为840 N的箱子匀速推到车上.求: (1)该过程中工人克服箱子重力做的功.(2)该过程中工人克服箱子与斜面间摩擦力做的功.(3)箱子在斜面上所受摩擦力的大小.图8 15.如图9所示,在“探究使用斜面能否少做些功”的实验过程中,每次在小车上放不同质量的砝码,进行实验.小明同学所在的实验小组记录的数据如下表所示.图9 测量次数 F/N s/m G/N h/m Fs/J Gh/J 0.41 1.0 0.20 0.41 0.40 0.76 1.0 0.25 0.76 0.75 0.25 1.0 0.30 0.25 0.30 (1)为了使实验结果准确可靠,应 缓慢拉动小车,且应使拉力的方向与斜面.(2)小明对数据的可靠性进行分析,分析时发现第 次数据记录有误,小明作出这种判断的依据是 .(3)在前面探究的基础上,小明同学又用木块替代小车进行实验,发现计算出来的“Fs”和“Gh”差距较大,请你解释这种现象.16.一根长度为1.2 m、重为5 N的金属棒AB置于水平地面上,用弹簧测力计始终沿竖直方向拉棒的B端将其缓慢匀速拉起,直至离开地面,如图10所示.图10 (1)在此过程中,弹簧测力计对棒所做的功W与B端距地面的高度h的关系如图11所示,其中最合理的是.图11 (2)在拉起B端的过程中,当h1=1 m时,测力计的示数为3 N;由此推断:金属棒的重心到A端的距离d= m;当h2=2 m时,拉力做的功W2= J.答案 1.B [解析] 小华推书柜没推动,给书柜一个力,书柜没有移动距离,小华对书柜没有做功,故A不符合题意;小明将书从地上捡起,给书一个向上的力,书向上移动距离,小明对书做了功,故B符合题意;冰壶在光滑冰面上自由滑动,冰壶在水平方向上没有受到力的作用,由于惯性运动,没有力对冰壶做功,故C不符合题意;小英提着水桶沿水平方向前进,力的方向竖直向上,水桶没有沿力的方向移动距离,小英对水桶没有做功,故D不符合题意.2.C [解析] 2个鸡蛋的重力约为1 N,30个鸡蛋的重力约为15 N,从1楼提到3楼提升的高度约6 m,做功W=Gh=15 N×6 m=90 J.3.D 4.B 5.C [解析] 当高度一定,增大盘山公路坡的长度时,相当于增加了斜面的长度,所以可以省力,但根据功的原理可知,使用任何机械都不省功.6.A [解析] (1)斜面光滑说明摩擦力为零,则拉力所做的功等于克服物体重力所做的功,把同一物体沿斜面BA、CA分别拉到顶端,h相同,由W=Gh可知两个斜面上拉力做的功相同,即W1=W2.(2)由图可知,lBA>lCA,而W1=W2,由W=Fs可知,F1 动滑轮省力但费距离,重物上升5 m时,绳子自由端移动10 m,由W=Fs知,动力所做的功为600 J.8.做功 不做功 [解析] 做功的两个必要条件:一是对物体有力的作用,二是物体在力的方向上通过一定距离,二者缺一不可.滑板车使用时一只脚站在滑板上,另一只脚蹬地,由于力的作用是相互的,所以地面给人一个向前的力,站在滑板上的脚就对滑板产生向前的力,滑板车在这个力的作用下向前运动,故蹬地时,人对滑板车做了功;蹬地的脚离地后,人和滑板车由于惯性一起继续向前滑行,此过程中人对滑板车没有施加力的作用,所以不做功.9.500 0 150 10.360 [解析] 子弹在枪膛内受火药爆炸产生的气体的作用力运动的距离等于枪膛的长度,即s=60 cm=0.6 m,则由W=Fs得,气体对子弹做的功为W=Fs=600 N×0.6 m=360 J.11.0 24 [解析] 由图可知,在0~3 s内,物体相对于水平地面没有运动,所以W=0 J;在6~9 s内,物体做匀速直线运动,速度是2 m/s,物体移动的距离:s=vt=2 m/s×3 s=6 m,F=4 N,所以力F对物体做的功:W＇=Fs=4 N×6 m=24 J.12.省力 大 小 距离 力 没有 13.(1)克服物体重力做的功: W1=Gh=400 N×2 m=800 J.(2)人所做的功: W2=Fs=F·2h=250 N×2×2 m=1000 J.(3)不计绳重及摩擦,F=1n(G+G动),动滑轮重: G动=2F-G=2×250 N-400 N=100 N.14.(1)工人克服箱子重力做的功: WG=Gh=840 N×1 m=840 J.(2)推力做的功: WF=Fs=400 N×3 m=1200 J,工人克服箱子与斜面间摩擦力做的功: Wf=WF-WG=1200 J-840 J=360 J.(3)箱子在斜面上所受摩擦力的大小: f=Wfs=360J3m=120 N.15.(1)匀速 平行 (2)3 沿着斜面拉动物体所做的功应该比直接将物体提升相同高度做的功多 (3)用小车做实验时,小车与斜面之间的摩擦属于滚动摩擦,产生的阻力很小,可以忽略;用木块替代小车做实验时,木块与斜面之间的摩擦属于滑动摩擦,产生的阻力较大,沿斜面拉物体的力也相应增加,所以计算出的“Fs”比“Gh”大得多.16.(1)B(2)0.72 7.6 [解析] (1)①金属棒没离开地面时,金属棒是在拉力作用下绕着A端被缓慢匀速提起,此时金属棒是杠杆,支点为A,动力为测力计对金属棒的拉力,阻力为金属棒的重力,其中棒长L,设金属棒的重心到A端距离为d,如图所示: 根据杠杆的平衡条件可得Fl1=Gl2,且由数学知识可得l1l2=Ld,所以FG=dL,这一过程中测力计对金属棒的拉力F不变,且F N,测力计对棒所做的功W=F＇h,且此过程中F＇不变,故W和h也成正比关系,但F＇>F,所以提升相同高度时拉力做功更多,即图线更陡;所以图B最能表现弹簧测力计对棒所做的功W与B端距地面的高度h的关系.(2)①当h1=1 m时,金属棒AB还没离开地面,假设金属棒与地面的夹角为α,如图所示: 对任意夹角,l2l1=dL,根据杠杆平衡条件,FG=l2l1=dL,即3N5N=d1.2m,解得d=0.72 m,即金属棒的重心到A端的距离d为0.72 m.②当h2=2 m时,金属棒AB已经离开地面.未离开地面时,弹簧测力计示数F为3 N且不变,弹簧测力计对棒做的功为W未=FL=3 N×1.2 m=3.6 J;金属棒离开地面继续上升的高度为h＇=2 m-1.2 m=0.8 m,离开地面后,弹簧测力计对棒所做的功为克服棒的重力做的功:W后=Gh＇=5 N×0.8 m=4 J.故当h2=2 m时,拉力做的功为W2=W未+W后=3.6 J+4 J=7.6 J.
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