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一、必做题
1.(2022·宁波高一检测)高台滑雪运动员腾空跃下,假如不考虑空气阻力,则下落过程中该运动员机械能的转换关系是( )
A.动能削减,重力势能削减
B.动能削减,重力势能增加
C.动能增加,重力势能削减
D.动能增加,重力势能增加
解析:选C.不考虑空气阻力,则运动员在跃下过程中,速度增加,动能增加,重心下降,重力势能削减,故C正确.
2.(2022·临沂高一检测)一物体质量为M,第一次用大小为F的水平拉力将其沿粗糙的水平地面拉动距离l,其次次用平行于一光滑斜面的同样大小的力F将物体沿斜面拉动了同样的距离l,关于拉力所做的功,下列叙述正确的是( )
A.第一次拉力做功多,由于平面是粗糙的
B.其次次拉力做功多,由于斜面有倾角
C.两次拉力做功一样多
D.无法比较两次做功多少,由于动摩擦因数和斜面倾角未知
解析:选C.第一次拉力做功W1=Fl,其次次拉力做功W2=Fl,故W1=W2,C对.
3.下列关于力做功的说法中正确的是( )
A.人用力F=300 N将足球踢出,球在空中飞行40 m,人对足球做功1 200 J
B.人用力推物体,但物体未被推动,人对物体做功为零
C.物体竖直上升时,重力不做功
D.只有恒力才能做功,变力不能做功
解析:选B.球在空中飞行40 m不是人踢足球的力的位移,A错误;物体没有被推动,位移为零,人对物体做功为零,B正确;物体竖直上升时,重力做负功,C错误;任何力都有可能做功,D错误.
4.(2022·泰安高一检测)如图所示,两个相互垂直的力F1与F2作用在同一物体上,使物体发生一段位移,F1对物体做功4 J,F2对物体做功3 J,则力F1与F2的合力对物体做功为( )
A.7 J B.1 J
C.5 J D.3.5 J
解析:选A.功是标量,合力的功应是各力做功的代数和,不是矢量和,故A正确.
二、选做题
5.(2022·高考新课标全国卷Ⅱ)一物体静止在粗糙水平地面上.现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开头经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )
A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1
B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1
C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1
D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1
解析:选C.依据x=t得,两过程的位移关系x1=x2,依据加速度的定义a=,得两过程的加速度关系为a1=.由于在相同的粗糙水平地面上运动,故两过程的摩擦力大小相等,即f1=f2=f,依据牛顿其次定律F-f=ma得,F1-f1=ma1,F2-f2=ma2,所以F1=F2+f,即F1>.依据功的计算公式W=Fl,可知Wf1=Wf2,WF1>WF2,故选项C正确,选项A、B、D错误.
6.质量为10 kg的物体在拉力作用下运动,求下列各种状况下拉力做的功(g取10 m/s2):
(1)拉力沿水平方向,物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上匀速移动4 m;
(2)拉力沿水平方向,物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上以2 m/s2的加速度匀加速移动4 m;
(3)用大小为50 N,与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉物体,使物体沿水平地面移动4 m,物体与地面间的动摩擦因数为0.25;
(4)物体在竖直向上的拉力作用下,以2 m/s2的加速度匀加速上升4 m.
解析:(1)水平拉力大小为
F1=μmg=0.25×10×10 N=25 N,
则拉力做的功为
W1=F1l=25×4 J=100 J.
(2)由牛顿其次定律得:F2-μmg=ma1,
水平拉力的大小为
F2=m(μg+a1)
=10×(0.25×10+2) N=45 N
拉力做的功为
W2=F2l=45×4 J=180 J.
(3)拉力做的功为
W3=F3lcos 37°=50×4×0.8 J=160 J.
(4)由牛顿其次定律得F4-mg=ma2
竖直向上的拉力大小为
F4=m(g+a2)=10×(10+2) N=120 N
拉力做的功为W4=F4l=120×4 J=480 J.
答案:(1)100 J (2)180 J (3)160 J (4)480 J
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