高中物理必修二新人教版课时素养评价7-1-7-2追寻守恒量能量功

课时素养评价十三追寻守恒量——能量功(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(多选)一个力对物体做了负功,则说明 ()A.这个力一定阻碍物体的运动B.这个力不一定阻碍物体的运动C.这个力与物体运动方向的夹角α>90°D.这个力与物体运动方向的夹角α<90°【解析】选A、C。由功的表达式W=Flcosα知,只有当α>90°时,cosα<0,力对物体做负功,此力一定阻碍物体的运动,故A、C正确,B、D错误。2.(多选)一物体在力F1、F2的共同作用下发生了一段位移,做功分别为W1=6J、W2=6J,下列说法正确的是 ()A.这两个力一定大小相等、方向相反B.F1是动力,F2是阻力C.这两个力做的总功为0D.F1比F2做的功多【解析】选B、C。由力F1、F2做功的正负可以确定力F1、F2与位移的夹角分别为小于90°、大于90°,但这两个力不一定大小相等、方向相反,A错误;F1做正功一定是动力,F2做负功一定是阻力,其做功一样多,两个力的总功等于这两个力所做功的代数和,故总功为0,B、C正确,D错误。3.如图所示,同一物体分别沿斜面AD和BD自顶点由静止开始下滑,该物体与斜面间的动摩擦因数相同。在滑行过程中克服摩擦力做的功分别为WA和WB,则 ()A.WA>WB B.WA=WBC.WA<WB D.无法确定【解析】选B。设斜面AD、斜面BD与水平面CD所成夹角分别为α、θ,根据功的公式,得WA=μmgcosα·lAD=μmglCD,WB=μmgcosθ·lBD=μmglCD,所以WA=WB,B正确。4.如图所示,人站在台阶式自动扶梯上,随扶梯匀速向下运动,下列说法正确的是 ()A.人所受的重力做正功B.人所受的重力不做功C.人对梯面的压力不做功D.梯面对人的支持力不做功【解析】选A。对人受力分析,受到竖直向下的重力,垂直于接触面向上的支持力,根据W=Fxcosθ可知,重力对人做正功,支持力对人做负功,故A正确,B、D错误。人对梯面的压力向下,做正功,C错误。【加固训练】某同学家里装修,她帮着家长粉刷墙壁。关于刷子和墙之间的摩擦力做功情况,下列说法正确的是 ()A.刷子对墙的摩擦力做正功B.刷子对墙的摩擦力做负功C.墙对刷子的摩擦力做正功D.墙对刷子的摩擦力做负功【解析】选D。由于墙在刷子作用力的方向上没有位移,故刷子对墙的摩擦力不做功,故A、B错误;墙对刷子的摩擦力与运动方向相反,故墙对刷子的摩擦力做负功,故C错误,D正确。5.如图所示,质量均为m的木块A和B,用一个劲度系数为k的竖直轻质弹簧连接,最初系统静止,现在用力F向上缓慢拉A直到B刚好要离开地面,则这一过程中力F做的功至少为 ()A.QUOTEB.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)A、B原来都处于静止状态,弹簧被压缩,弹力等于A的重力mg,根据胡克定律求出被压缩的长度x1。(2)当B刚要离开地面时,弹簧被拉伸,此时弹力等于B的重力mg。由胡克定律求出此时弹簧伸长的长度x2,A上升距离d=x1+x2。【解析】选B。开始时,A、B都处于静止状态,弹簧的压缩量设为x1,由胡克定律有kx1=mg①B恰好离开地面时,弹簧对B的拉力为mg,设此时弹簧的伸长量为x2,由胡克定律有kx2=mg②这一过程中,A上移的距离d=x1+x2③①②③式联立可解得:d=QUOTE,根据能量守恒可知,力F做的功等于A的重力势能的增加量,WF=QUOTE,故B正确。6.(多选)(2020·邢台高一检测)如图所示,用轻绳拉着一个质量为m的小球,使小球在光滑的水平桌面内做匀速圆周运动,关于小球受到的各力的做功情况,下列说法中正确的是 ()A.重力对小球不做功B.支持力对小球做正功C.拉力对小球不做功D.向心力对小球做正功【解析】选A、C。小球受到重力、桌面的支持力和绳的拉力做匀速圆周运动,竖直方向重力和支持力平衡,重力、支持力均与运动方向垂直,所以重力、支持力对小球都不做功,故A正确,B错误;拉力方向与运动方向垂直,所以拉力对小球也不做功,故C正确;在水平方向上,绳的拉力提供向心力,向心力时刻指向圆心,也与运动方向垂直,所以向心力对小球也不做功,故D错误。二、计算题(本题共2小题,共24分。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)7.(12分)如图所示,在平行于斜面向上的F=50N的拉力作用下,使质量为m=2kg的物体沿着长为L=2m,倾角为α=30°的斜面从底端向上滑到顶端,物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2,分别求作用在物体上的各力对物体所做的功(g取10m/s2)。【解析】拉力F对物体所做的功为WF=FLcos0°=50×2×1J=100J拉力F对物体做正功。重力mg对物体所做的功为WG=mgLcos(90°+α)=mgLsinα=2×10×2×QUOTEJ=20J“负号”表示物体克服重力做功摩擦力f对物体做的功为Wf=f·Lcos180°=μmgLcosα=0.2×2×10×2×QUOTEJ=4QUOTEJ“负号”表示物体克服摩擦力做功,或说摩擦力是阻力。支持力N对物体做的功为WN=NLcos90°=0表示支持力对物体不做功答案:拉力做功100J重力做功20J摩擦力做功4QUOTEJ支持力做功为08.(12分)(2020·南阳高一检测)距沙坑h=7m处,以v0=10m/s的初速度竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体,物体落到沙坑并陷入沙坑深d=0.4m处停下,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。求:(1)物体上升到最高点时离抛出点的高度H;(2)物体在沙坑中受到的平均阻力f大小是多少?【解析】(1)设物体上升到最高点时离抛出点为H,由动能定理得:mgH=0QUOTEmQUOTE代入数据得:H=5m(2)从最高点到最低点的全过程中:mg(H+h+d)fd=0代入数据得:f=155N答案:(1)5m(2)155N(15分钟·40分)9.(6分)(多选)质量为2kg的物体置于水平面上,在运动方向上受到水平拉力F的作用,沿水平方向做匀变速直线运动,2s后撤去F,其运动的速度图象如图所示,g取10m/s2,则下列说法中正确的是 ()A.拉力F对物体做功150JB.拉力F对物体做功500JC.物体克服摩擦力做功100JD.物体克服摩擦力做功175J【解析】选A、D。前2s的加速度a1=QUOTEm/s2=2.5m/s2,2～6s的加速度a2=QUOTEm/s2=-2.5m/s2,由牛顿第二定律得F+Ff=ma1Ff=ma2解得F=10N,Ff=5N,前2s位移x1=QUOTE×(5+10)×2m=15m,2～6s位移x2=QUOTE×(10+0)×4m=20m,所以WF=Fx1=150J,QUOTE=Ff(x1+x2)=175J,选项A、D正确。10.(6分)水平地面光滑,一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接,小木块与长度为L的木板间的动摩擦因数为μ。开始时木块静止在木板左端,现用水平向右的力将m拉至右端,拉力至少做功为 ()A.μmgL B.2μmgLC.QUOTE D.μ(M+m)gL【解析】选A。开始时木块静止在木板左端,现用水平向右的力将m拉至右端,拉力做功最小值时,即拉力维持小木块在木板上做匀速缓慢运动时;拉力大小为F=F'+μmg=2μmg,拉力做功最小值为W=F×QUOTEL=μmgL,选项A正确。11.(6分)(多选)物体在水平地面上受到水平推力的作用,在6s内,力F、速度v随时间变化如图所示,由图象可得 ()A.物体的质量为2kgB.物体与地面的动摩擦因数为0.025C.在2s内推力做的功为3JD.物体在6s内运动的位移为6m【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)由vt图象看出,物体在2～6s做匀速运动。(2)由Ft图象读出物体在运动过程中受到的滑动摩擦力的作用。(3)由vt图象的斜率求出物体在0～2s的加速度。(4)根据牛顿第二定律求出物体的质量m,根据滑动摩擦力公式求出动摩擦因数μ,与时间轴所围面积为物体运动的位移。【解析】选B、C。由vt图象看出,物体在2～6s做匀速直线运动,则有:Ff=F2=1N由速度图象可知,0～2s物体加速度为:a=QUOTE=QUOTEm/s2F=3N由牛顿第二定律得:FFf=ma代入解得:m=4kg,故A错误;由Ff=μN=μmg得:μ=0.025,故B正确;前2s内通过的位移为:x=QUOTE×2×1m=1m,在2s内推力做的功为:W=Fx=3J,故C正确;物体在6s内运动的位移为:x=(QUOTE×2×1+1×4)m=5m,故D错误。12.(22分)用铁锤将一铁钉击入墙壁,设墙壁对铁钉的阻力与铁钉进入墙壁内的深度成正比。在铁锤击打铁钉第一次时,能把铁钉击入墙壁内1cm。问铁锤击打铁钉第二次时,能将铁钉击入的深度为多少?(设铁锤每次做功相等)【解析】解法一:平均力法铁锤每次做的功都用来克服摩擦阻力,但摩擦阻力不是恒力,其大小与铁钉的击入深度成正比,即F=kx,而摩擦阻力可用平均阻力来代替。如图甲所示,第一次铁钉击入深度为x1,平均阻力QUOTE=QUOTEkx1,做功为W1=QUOTEx1=QUOTEkQUOTE第二次铁钉击入深度为x1到x2,平均阻力QUOTE=QUOTEk(x2+x1),位移为x2x1,做功为W2=QUOTE(x2x1)=QUOTEk(QUOTEQUOTE)。两次做功相等,则W1=W2,解得x2=QUOTE