高一物理必修二第七章 功 动能 势能基础练习题(带参考答案)

高一物理必修二第七章功动能势能基础练习题(带参考答案)一、学习要点高一物理第七章功、动能、势能1.理解功的概念，掌握功的公式W=FScosθ，能够用这个公式进行计算。2.理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功。3.知道几个力对物体所做的总功，以及总功的计算方法。4.理解动能的概念，了解影响动能的因素。5.理解势能的概念，了解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。二、学习内容（一）功的概念1.做功的要素是力和位移，功的表达式为W=FScosθ。其中，θ为力与位移的夹角。若0°≤θ＜90°，力对物体做正功；若θ=90°，力对物体不做功；若90°＜θ≤180°，力对物体做负功，也叫物体做功。2.功是一种量，功的正负号表示动力做功或阻力做功。3.功的国际单位是焦耳（J）。4.总功的求解方法：（1）先求出每一个力做的功，再求各个力做功的代数和，即为总功W总=∑Wi；（2）若物体所受力均为恒力，先求物体所受力的合力，再求总功W总=Fnets。问题1：如何求功？如何理解正、负功？例1、如图1所示，一个物块在与水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平面向右运动一段距离s，在此过程中，恒力F对物块所做的功为（）A．FscosαB．FssinαC．FssinαcosαD．Fscosα练习1、如图2所示，一个质量为m=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力F=500N作用，在水平面上移动了距离s=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力f=100N。求各力对物体做的功。问题2：功的正负如何判断？例2、一人乘电梯从1楼到30楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程。电梯支持力对人做功的情况是（）A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B．加速时做正功，匀速和减速时做负功C．加速和匀速时做正功，减速时做负功D．始终做正功练习2、地球在万有引力作用下绕太阳的运动轨道是椭圆，当地球从近日点向远日点运动的过程中（）A．万有引力对地球做正功B．万有引力对地球做负功C．万有引力对地球不做功D．有时做正功，有时做负功点评：判断功的正负，应从功的定义出发。如果力与位移间的夹角小于90°，则这个力做正功，表示这个力充当动力；大于90°，这个力做负功，表示这个力充当了阻力；等于90°，这个力不做功。1、物体在重力作用下，由于位置高低差异而具有的能量叫做重力势能，重力势能的表达式为。2、重力势能是____量，可以为正、负或零。重力势能的国际单位是_______。问题6：如何理解重力势能的正负性？例6、（双选题）一个质量为2kg的物体从高为10m的平台上自由落下，落地时速度为20m/s，则物体在落地前后的重力势能变化量和动能变化量分别为（）A．重力势能增加，动能减小B．重力势能减小，动能增加C．重力势能减小，动能减小D．重力势能增加，动能增加练习6、（判断题）重力势能是一种相对的能量，只有在地球表面高度为零时，重力势能才能取零值。点评：重力势能是一种相对的能量，其正负性取决于参考点的选择，一般取地面为参考点，物体在地面上方时重力势能为正，下降时重力势能减小，增加动能。考面不同，重力势能的大小也不同。在本例中，小球在天花板和地面的参考平面下，所以小球在离地面高度为h的位置时，重力势能为-mgh。在参考平面上方时，重力势能为正值。如果存在空气阻力，小球下落的速度将减小，重力做功和重力势能变化都会减小。在不同的参考系中，重力势能的数值会有所不同，但是同一位置的重力势能变化不会因为参考系的选择而不同。因此，重力做功与重力势能的改变是密切相关的。曹磊在备战奥运会的训练中成功将150kg的杠铃举高160cm，这意味着他克服了重力做功并改变了杠铃的重力势能。根据公式，重力做功等于重力势能的变化量，因此这两个量是密切相关的。在图7中，小球从斜面上滑下并沿圆轨道滑到最高点P处。在这个过程中，重力对小球做了正功，而小球的重力势能减少了。根据公式，重力做功等于重力势能的变化量，因此这两个量是密切相关的。正确答案是A。人用力将足球踢出，球在空中飞行了40m，因此人对足球做了功。根据公式，功等于力乘以位移，因此人对足球做功的大小为300N×40m=12000J。正确答案是B。如果物体未被推动，则物体的位移为零，因此人对物体做功为零。正确答案是C。重力只有在物体沿着它的方向移动时才会做功，因此当物体竖直上升时，重力不做功。正确答案是D。变力也可以做功，因为功的定义是力乘以位移。只有在力的方向与位移方向相同时才能做正功，否则做负功。正确答案是B。根据动能定理，物体的动能等于其质量乘以速度的平方除以2。因此，当v1=－v2时，E(k1)=E(k2)。正确答案是C。重力势能等于物体的质量乘以重力加速度乘以高度，因此重力势能与物体的材质无关。由于实心铁球比实心木球重，因此它们在同一高度上的重力势能应该相等，即铁球的重力势能等于木球的重力势能。正确答案是D。根据功的定义，功等于力乘以位移，因此拉力的功与合力的功应该成正比。当斜向拉时，合力的大小更大，因此合力的功也更大，而拉力的功相对较小。正确答案是A。系统受到的合外力的方向与重力方向相反，因此重力做的功应该是负值。由于重力势能的变化量等于重力做功的相反数，因此重力势能的变化量也应该是负值。C.合力的功相等，斜向拉时拉力的功大。运动员跳伞时经历加速下降和减速下降两个过程。将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，重力做功使系统的重力势能增加。关于摩擦力做功，滑动摩擦力总是对物体做负功，静摩擦力对物体不做功。拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m，那么轮胎受到的拉力做正功，轮胎受到地面的支持力做了正功。重20N的铁球从离地面40m高处由静止开始下落，若空气阻力是球重的0.2倍，则该球从下落到着地的过程中，重力对小球做功为800J，空气阻力对小球做功为-160J（负数表示阻力），小球克服空气阻力做功为160J，合外力做功为800J-160J=640J。一质量为4.0kg的物体，由高为2.0m、倾角为53°的固定斜面顶端滑到底端，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2。物体所受重力做功为78.4J，物体所受摩擦力做负功为-15.7J，物体所受支持力不做功，合外力做功为78.4J-15.7J=62.7J。小明提包回家时，小明提包的力不做功。如果物体在运动过程中克服重力做功50J，则物体的重力势能减少了50J。在皮带传送装置中，摩擦力对物体做负功，支持力对物体不做功，合外力对物体做正功。甲乙两物体的动能相等的情况是，质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动。1、在水平路面上，一个重量为500N的小车受到100N的水平拉力作用，能够匀速向前移动5m。在这个过程中，拉力对小车所做的功为500J，因为功等于力乘以位移。阻力对小车所做的功为0，因为小车是匀速运动，所以阻力与位移的乘积为0。重力对小车所做的功为0，因为重力的方向与小车的位移方向垂直。2、如图13所示，一个恒力F沿着光滑水平面拉动物体前进了s，拉力F与水平方向保持θ角。根据功的定义，拉力对物体所做的功为Fscosθ。所以，拉力F对物体做的功为Fscosθ。3、一重锤的质量是2kg，从20m高处自由落体下落。初始时，重锤的重力势能为200J；下落5m后，重力势能为700J。重力势能的增加量为500J，因为重锤下落了5m，所以重力做功为500J。根据能量守恒定律，重力做功等于重力势能的减少量，所以重力势能减少了500J。重力做功W与重力势能改变△E的关系式为W=△E，所以重力做功与重力势能改变量的关系为500J=△E。4、在物体运动过程中，若受到多个力的作用，则外力所做功的总和等于物体动能的增量。动能的增量等于末动能减去初动能，即△EK=EK2−EK1。动能的计算公式为EK=1/2mv2，其中m为物体的质量，v为物体的速度。根据公式G=mgh，可以计算出物体的重力势能为6×10^3J。根据牛顿第二定律mgsinθ-f=ma，解出物体高度为20m。其中，sin30°=0.5，摩擦力f=60N。摩擦力做功为Wf=-fscos180°=-1.2×10^3J。合外力对物体做的功为W=Wn+Wg+Wf=4.8×10^3J。动能公式为Ek=1/2mv^2，单位为焦耳（J）。重力势能公式为Ep=mgh，参考平面为基准面，高度为正值，负值表示低于基准面。重力势能的变化量△Ep与重力做功Wg的关系为Wg=-△Ep。如果下落时有空气阻力，表格中的数据