高中物理机械能习题集
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第八章机械能第一节功例1:如图所示,质量为m的物体,受水平力F 的作用,在粗糙的水平面上运动,下列说法中正确的是()A.如果物体做加速直线运动,F一定对物体做正功B.如果物体做减速直线运动,F一定对物体做负功C.如果物体做匀速直线运动,F也可能对物体做正功D.如果物体做匀速直线运动,F一定对物体做正功分析:水平面粗糙,物体除受F外,还受摩擦力F摩作用,F摩的方向总是与物体运动方向相反当F的方向与物体运动方向相同,且F F>摩时,物体作加速直线运动,此时物体的位移与F 方向一致,F作正功,故选A.当F的方向与物体运动速度方向相同,且F F=摩时,物体作匀速直线运动,此时物体的位移方向也和F方向一致,F作正功,故选D.物体作减速直线运动的情况有两种,其一、F和v方向一致,但F F<摩,此种情况物体做正功;其二、F和v方向相反,即与F摩方向相同,此种情况F做负功故选C.解:本题正确选项是ACD.点评:F做正功还是负功,要看F的方向与位移方向是相同还是相反,当物体做加速或匀速直线运动时,F的方向一定与位移方向相同;当物体做减速直线运动时包括两种情况,一种是力F 方向与位移方向相反,即物体向左运动,这样力F做负功,另一种情况是力F方向与位移方向相同(此时F小于摩擦力),F做正功.例2:用水平恒力F作用在质量为M的物体上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s,恒力做功为1W,再用该恒力作用于质量为m(m M<)的物体上,使之在粗糙的水平面上移动同样距离s,恒力做功为2W,则两次恒力做功的关系是()A.12W W>B.12W W<C.12W W=D.无法判断分析:在粗糙水平面上移动一段距离,跟在光滑水平面上移动的相同距离,对力F做功来说,W Fs=是相同的,即12W W=。
解:正确选项为C.点评:求功时,必须要明确哪个力在哪个过程中的功.根据功的定义,力F所做的功与F 的大小及在F的方向上发生的位移大小的乘积有关,与物体是否受其它力及物体的运动状态等其它因素均无关.即力做功具有独立性.例3:如图所示,拉力F使质量为m的物体匀速地沿着长为L倾角为α的斜面的一端向上滑到另一端,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,分别求作用在物体上各力对物体所作的功.分析:选物体为研究对象,其受力为拉力F,重力mg,弹力1F,摩擦力2F。
解:(1)拉力F对物体所做的功为FW FL=由于物体作匀速运动,故2sin sin cosF mg F mg mgααμα=+=+所以(sin cos)FW mgLαμα=+即拉力F对物体做正功.此拉力F,一般称为动力或牵引力.(2)重力mg对物体所做的功为:cos(90)sinGW mgL mgLαα=︒+=-即重力对物体做负功,即亦物体克服重力所做的功为sinmgLα。
(3)摩擦力对物体所做的功为222cos180cosW F L F L mgLμα=︒=-=-即摩擦力对物体做负功.也可以说是物体克服摩擦力做了功cosmgLμα(4)弹力1F对物体所做的功为11cos900W FL=︒=即弹力对物体不做功.点评:讲功必须分清是哪个力做的功,在解题时一定要注意题目中是求哪个力做的功,正确12 找出力F 、位移s 和夹角α的关系。
例4:如图所示,一个质量为m 的木块,放在倾角为α的斜面体上,当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s 的过程中,作用在木块上的各个力分别做功多少?合力的功是多少?分析:木块发生水平位移的过程中,作用在木块上共有三个力,重力mg ,支持力1F ,静摩擦力2F ,根据木块的平衡条件,由这三个力的大小,物体的位移及力与位移的夹角.即可由功的计算公式算出它们的功.解:沿斜面建立直角坐标将重力正交分解,由于物体相对斜面静止而在水平面上做匀速运动,根据力的平衡条件可得斜面对木块的支持力1F 为1cos F mg α= 斜面对木块的静摩擦力2F 为F f ma -=支持力1F 与位移s 间的夹角为90α︒+,则支持力做的功11cos(90)cos sin W F s mgs ααα=⋅⋅︒+=-摩擦力2F 与位移s 的夹角为α,则摩擦力2F 做功22cos sin cos W F s mgs ααα=⋅⋅=⋅重力与位移的夹角为90°,则重力做的功 cos900G W mg s =⋅⋅︒=合力做的功等于各个力做功的代数和,即12cos sin sin cos 00GW W W W mgs mgs αααα=++=-+⋅+= 点评:可以看出,斜面对物体的弹力有的做功、有的不做功,关键在于物体在这个弹力的方向上是否有位移.不能简单的说斜面的弹力对物体不做功。
本题合力做的功也可以先计算出合力,再求出合力的功cos 0W F s α=⋅⋅=合合 例5:如图所示,木块A 放在木块B 的左上端,用恒力F 将A 拉至B 的右端.第一次将B 固定在地面上,F 做的功为1W ;第二次让B 可以在光滑的地面上自由滑动,F 做的功为2W .比较两次做功,应有A .12W W <B .12W W =C .12W W >D .无法比较. 分析:根据功的定义,力F 做的功只与力的大小及力的方向上发生的位移大小的乘积有关,位移的大小与参考系的选择无关,在没有指定参考系时,一般是以地球为参考系,A 物相对于B 的位移在两种情况下是一样的,但在第一种情况中,B 相对于地面是静止的,故第二次A 对地的位移大于第一次A 对地的位移,即第二次做功多一些.解:正确选项为D .点评:功的计算公式cos W Fs α=中的位移s 一般均是以地球为参考系的。
练习题一.选择题1.用水平恒力F 作用于质量的M 的物体,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s ,恒力做功为1W ,再用恒力作用于质量为m 的物体上,使之在粗糙的水平面上移动同样距离s ,恒力做功为2W ,则两次恒力做功的关系是()A .12W W >B .12W W <C .12W W =D .无法确定 2.关于摩擦力对物体做功总是,以下说法正确的是()A .滑动摩擦力总是做负功B .滑动摩擦力既可以做正功,也可以做负功C .静摩擦力对物体一定不做功D .静摩擦力总是对物体做正功 3.质量为m 的物体沿底面年度均为L 、倾角不同的a 、b 、c 三个斜面从顶端滑下,如图所示,物体和斜面间的滑动摩擦因数相同,a 、b 、c 三个斜面与水平面的夹角的关系是123θθθ>>,物体从a 、b 、c 三个斜面顶端到底端过程中,摩擦力做功分别是1W 、2W 和3W ,则它们的关系是()A .123W W W >>B .132W W W =>C .123W W W <<D .123W W W ==4.有一重2N 的石块静止在水平面上,一个小孩用10N 的水平力踢石块,使石块滑行了1m 距离,则小孩对石块做的功()A.等于12J B.等于10JC.等于2J D.因条件不足,无法确定5.关于作用力与反作用力做功的关系,下列说法正确的是()A.当作用力做正功时,反作用力一定做负功B.当作用力不做功时,反作用力也不做功C.作用力与反作用力所做的功一定是大小相等、正负符号相反的D.作用力做正功时,反作用力也可能做正功6.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒力F,则从抛出至落回到该出发点的全过程中,空气阻力对小球做的功为()A.零B.Fh-C.2Fh-D.4Fh-7.用力将质量为6kg的物体竖直向上匀速高举0.5m,再向水平方向匀速移动1.5m,则该力对物体做的功为(g取210/m s)A.120J B.100J C.90J D.30J 8.物体受到两个互相垂直的作用力而运动,已知力1F做功6J,则力1F、2F的合力对物体做功A.14J B.10J C.2J D.2J-9.下列叙述中,哪些是对的?A.人造卫星已进入轨道后做匀速圆周运动时,重力对卫星做功B.如图所示,弹簧原来被压缩,将线P烧断后弹簧弹力对B做功,墙壁对A的弹力对A做功C.汽车加速时,静止在车上面的物体所受的静摩擦力对物体做功D.放在唱机转盘上的物体随转盘匀速转动,转盘的静摩擦力对物块做功参考答案:1.C 2.B 3.D 4.D 5.D 6.C 7.D 8.D 9.C二.填空题1.如图所示,物体A的质量为2kg,置于光滑平面上,水平拉力为2N,不计绳和滑轮间的摩擦力和滑轮的质量,物体A获得的加速度为_______2/m s,在A移动0.4m的过程中,拉力F做功为)________J.2.质量为10kg的物体静止在光滑水平面上,在水平向东的恒力13F N=、水平向南的恒力24F N=两力共同作用下,沿水平方向移动了5m,在这一过程中,1F对物体做的功是______J,2F对物体做的功是_______J,合力对物体做的功是________J.3.质量为m的滑块,以某一个初速度在水平桌面上滑动了s距离而停下,滑块与桌面间的摩擦因数为μ,则摩擦力对滑块做的功等于______,摩擦力对桌面做的功等于_______.4.一只木箱,质量为50kg,它和地面之间的动摩擦因数是0.2,今用水平力推木箱,使它在水平地面上匀速移动5m,推力所做的功等于______J,木箱克服摩擦力所做的等于_____J.参考答案:1.2 ; 1.62.9 ;16 ;25 3.mgsμ-;0 4.490;490三.计算题1.如图所示,质量2m kg=的物体置于粗糙的水平面上,物体与平面间的动摩擦因数为0.5,在力20F N=与水平方向夹角37θ=︒的恒力作用下由静止开始运动4s(取210/g m s=)求:(1)力F对物体做的功;(2)物体克服摩擦力做的功;2.如图所示,升降机内斜面的倾角30θ=︒,质量为2kg的物体置于斜面上始终不发生相对滑动,在物体以5/m s的速度匀速上升4s过程中,求:(1)斜面对物体的支持力所做的功;(2)斜面对物体的摩擦力所做的功;(3)物体重力所做的功;(4)合外力对物体所做的功.参考答案:1.(1)768J (2)192J2.(1)294J (2)98J (3)392J-(4)0周末练习1、做功不可缺少的两个因素是_________和__________________.2、起重机的钢绳将500牛顿的物体匀速提高6米后,又水平匀速移动4米,钢绳的拉力对物体所做的功为焦耳, 重力做的功为焦耳.34 3、如图所示,物体A 通过动滑轮在水平拉力F 的作用下沿水平面以2米秒的速度匀速运动,此时弹簧秤B 的读数为8牛顿,如果动滑轮,绳子,弹簧秤的重力和摩擦均不考虑,那么物体A 与水平面的摩擦力以及2秒内F 所做的功分别为:A 、8牛顿,32焦耳;B 、 16牛顿,32焦耳;C 、8牛顿,64焦耳;D 、 16牛顿,64焦耳. 4、重量为10牛的物体,在20牛的水平拉力的作用下,一次在光滑的水平面上移动1米,另一次在粗糙水平面上移动相同的距离,粗糙面与物体的滑动摩擦力为3牛,试问拉力在此两种情形下所做功的大小关系:A 、在光滑面上拉力做的功小B 、在粗糙面上拉力做的功小C 、两种情况所做功的相同D 、无法判断 参考答案:1,作用在物体上的力、物体在力的方向上通过的距离 2,3000,3000 3,D 4,C第二节 功率例1:火车在运行中保持额定功率2500kW ,火车的总质量是1000t ,所受阻力恒定为51.5610⨯N 。