第十一章　三、功

一、選擇題

1.下列過程中有力做功的是

()

A.小華推書柜沒推動

B.小明將書從地上撿起

C.在光滑冰面上自由滑動的冰壺

D.小英提著水桶沿水平方向前進

2.小華把裝有30個雞蛋的塑料袋從1樓提到3樓的家里,他提雞蛋的力做功最接近()

A.9

J

B.30

J

C.90

J

D.300

J

3.小明同學用大小為100

N、水平方向的力將一個重為5

N的足球沿水平方向踢了出去,足球在地面上滾動了30

m才停下來.在足球滾動的過程中,腳對足球做的功是()

A.5

J

B.1500

J

C.150

J

D.0

J

4.教學大樓每層樓高為3

m,小明提著一重50

N的箱子,沿樓梯從一樓登上三樓(上升兩層),再沿三樓水平走廊走了4

m進入教室,從一樓到教室的過程中小明對箱子做的總功為

()

A.0

J

B.300

J

C.350

J

D.500

J

5.為了幫助山區(qū)人民發(fā)展經濟,近年來各地政府修了很多條通往山區(qū)的致富路.如圖1所示是山區(qū)常見的盤山公路,可以看成一個斜面.當高度一定,增大坡的長度時,可以

()

圖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.如圖2所示,將同一重物沿光滑斜面BA、CA從底端勻速移上頂端,所用的拉力分別為F1和F2,所做的功分別為W1和W2,則

()

圖2

A.F1

B.F1

C.F1W2

D.F1>F2,W1>W2

7.如圖3所示,只用一個動滑輪把重物勻速豎直提升5

m,所用的動力是60

N,動力所做的功是

()

圖3

A.300

J

B.150

J

C.900

J

D.600

J

二、填空題

8.滑板車是深受小朋友們喜愛的玩具,如圖4所示,在水平路面上使用時一只腳站在滑板上,另一只腳蹬地,滑板車就能載著人前進.蹬地過程中人對滑板車;蹬地的腳離地后,人和滑板車由于慣性一起繼續(xù)向前滑行,此過程中人對滑板車.(均選填“做功”或“不做功”)

圖4

9.如圖5所示,在水平地面上,用50

N的水平推力推動重100

N的箱子,前進了10

m.推力做的功為　　　　J,箱子重力做的功為　　　　J.如果把這個箱子勻速豎直舉高1.5

m,人做的功為　　　　J.圖5

10.一顆質量為20

g的子彈從槍膛中水平射出,若子彈在槍膛內受火藥爆炸后產生的氣體的平均作用力是600

N,槍膛長60

cm,子彈射出后在空中飛行1200

m,則氣體對子彈做的功是

J.11.[2020·畢節(jié)]

如圖6甲所示,水平地面上的一物體,受到方向不變的水平推力F的作用,F的大小與時間t的關系和物體的速度v與時間t的關系如圖乙所示,則0~3

s內,力F對物體做的功為　　　　J,6~9

s內,力F對物體做的功為　　　　J.圖6

12.通過對不同機械的研究,我們發(fā)現,利用動滑輪提升重物可以　　　　,但手拉繩子移動的距離比重物上升的距離;用笤帚掃地,雖然費力,但手移動較　　　　的距離,就可以使笤帚在地上掃過一大片.這說明,省力的機械費　　　　,省距離的機械費　　　　,(選填“有”或“沒有”)既省力又省距離的機械.三、解答題

13.如圖7所示,用滑輪組勻速提升一個重為400

N的物體,物體豎直上升了2

m,人拉繩的力為250

N.求此過程中:(不計繩重及摩擦)

(1)克服物體重力做的功.(2)人所做的功.(3)動滑輪的重力.圖7

14.如圖8所示,斜面高為1

m,長為3

m,工人用沿斜面向上、大小為400

N的推力將重為840

N的箱子勻速推到車上.求:

(1)該過程中工人克服箱子重力做的功.(2)該過程中工人克服箱子與斜面間摩擦力做的功.(3)箱子在斜面上所受摩擦力的大小.圖8

15.如圖9所示,在“探究使用斜面能否少做些功”的實驗過程中,每次在小車上放不同質量的砝碼,進行實驗.小明同學所在的實驗小組記錄的數據如下表所示.圖9

測量次數

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)為了使實驗結果準確可靠,應　　　　緩慢拉動小車,且應使拉力的方向與斜面.(2)小明對數據的可靠性進行分析,分析時發(fā)現第　　　　次數據記錄有誤,小明作出這種判斷的依據是

.(3)在前面探究的基礎上,小明同學又用木塊替代小車進行實驗,發(fā)現計算出來的“Fs”和“Gh”差距較大,請你解釋這種現象.16.一根長度為1.2

m、重為5

N的金屬棒AB置于水平地面上,用彈簧測力計始終沿豎直方向拉棒的B端將其緩慢勻速拉起,直至離開地面,如圖10所示.圖10

(1)在此過程中,彈簧測力計對棒所做的功W與B端距地面的高度h的關系如圖11所示,其中最合理的是.圖11

(2)在拉起B(yǎng)端的過程中,當h1=1

m時,測力計的示數為3

N;由此推斷:金屬棒的重心到A端的距離d=　　　　m;當h2=2

m時,拉力做的功W2=　　　　J.答案

1.B　[解析]

小華推書柜沒推動,給書柜一個力,書柜沒有移動距離,小華對書柜沒有做功,故A不符合題意;小明將書從地上撿起,給書一個向上的力,書向上移動距離,小明對書做了功,故B符合題意;冰壺在光滑冰面上自由滑動,冰壺在水平方向上沒有受到力的作用,由于慣性運動,沒有力對冰壺做功,故C不符合題意;小英提著水桶沿水平方向前進,力的方向豎直向上,水桶沒有沿力的方向移動距離,小英對水桶沒有做功,故D不符合題意.2.C　[解析]

2個雞蛋的重力約為1

N,30個雞蛋的重力約為15

N,從1樓提到3樓提升的高度約6

m,做功W=Gh=15

N×6

m=90

J.3.D

4.B

5.C　[解析]

當高度一定,增大盤山公路坡的長度時,相當于增加了斜面的長度,所以可以省力,但根據功的原理可知,使用任何機械都不省功.6.A　[解析]

(1)斜面光滑說明摩擦力為零,則拉力所做的功等于克服物體重力所做的功,把同一物體沿斜面BA、CA分別拉到頂端,h相同,由W=Gh可知兩個斜面上拉力做的功相同,即W1=W2.(2)由圖可知,lBA>lCA,而W1=W2,由W=Fs可知,F1

動滑輪省力但費距離,重物上升5

m時,繩子自由端移動10

m,由W=Fs知,動力所做的功為600

J.8.做功　不做功　[解析]

做功的兩個必要條件:一是對物體有力的作用,二是物體在力的方向上通過一定距離,二者缺一不可.滑板車使用時一只腳站在滑板上,另一只腳蹬地,由于力的作用是相互的,所以地面給人一個向前的力,站在滑板上的腳就對滑板產生向前的力,滑板車在這個力的作用下向前運動,故蹬地時,人對滑板車做了功;蹬地的腳離地后,人和滑板車由于慣性一起繼續(xù)向前滑行,此過程中人對滑板車沒有施加力的作用,所以不做功.9.500　0　150

10.360　[解析]

子彈在槍膛內受火藥爆炸產生的氣體的作用力運動的距離等于槍膛的長度,即s=60

cm=0.6

m,則由W=Fs得,氣體對子彈做的功為W=Fs=600

N×0.6

m=360

J.11.0　24　[解析]

由圖可知,在0~3

s內,物體相對于水平地面沒有運動,所以W=0

J;在6~9

s內,物體做勻速直線運動,速度是2

m/s,物體移動的距離:s=vt=2

m/s×3

s=6

m,F=4

N,所以力F對物體做的功:W＇=Fs=4

N×6

m=24

J.12.省力　大　小　距離　力　沒有

13.(1)克服物體重力做的功:

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)不計繩重及摩擦,F=1n(G+G動),動滑輪重:

G動=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,工人克服箱子與斜面間摩擦力做的功:

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)勻速　平行

(2)3

沿著斜面拉動物體所做的功應該比直接將物體提升相同高度做的功多

(3)用小車做實驗時,小車與斜面之間的摩擦屬于滾動摩擦,產生的阻力很小,可以忽略;用木塊替代小車做實驗時,木塊與斜面之間的摩擦屬于滑動摩擦,產生的阻力較大,沿斜面拉物體的力也相應增加,所以計算出的“Fs”比“Gh”大得多.16.(1)B(2)0.72　7.6

[解析]

(1)①金屬棒沒離開地面時,金屬棒是在拉力作用下繞著A端被緩慢勻速提起,此時金屬棒是杠桿,支點為A,動力為測力計對金屬棒的拉力,阻力為金屬棒的重力,其中棒長L,設金屬棒的重心到A端距離為d,如圖所示:

根據杠桿的平衡條件可得Fl1=Gl2,且由數學知識可得l1l2=Ld,所以FG=dL,這一過程中測力計對金屬棒的拉力F不變,且F

N,測力計對棒所做的功W=F＇h,且此過程中F＇不變,故W和h也成正比關系,但F＇>F,所以提升相同高度時拉力做功更多,即圖線更陡;所以圖B最能表現彈簧測力計對棒所做的功W與B端距地面的高度h的關系.(2)①當h1=1

m時,金屬棒AB還沒離開地面,假設金屬棒與地面的夾角為α,如圖所示:

對任意夾角,l2l1=dL,根據杠桿平衡條件,FG=l2l1=dL,即3N5N=d1.2m,解得d=0.72

m,即金屬棒的重心到A端的距離d為0.72

m.②當h2=2

m時,金屬棒AB已經離開地面.未離開地面時,彈簧測力計示數F為3

N且不變,彈簧測力計對棒做的功為W未=FL=3

N×1.2

m=3.6

J;金屬棒離開地面繼續(xù)上升的高度為h＇=2

m-1.2

m=0.8

m,離開地面后,彈簧測力計對棒所做的功為克服棒的重力做的功:W后=Gh＇=5

N×0.8

m=4

J.故當h2=2

m時,拉力做的功為W2=W未+W后=3.6

J+4

J=7.6

J.