高中第1节 机械功同步测试题

1.1机械功基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一物体沿固定粗糙斜面下滑．关于它所受各力对其做功的判断，正确的是（　　）

A．重力做正功，支持力做正功

B．重力做正功，支持力做负功

C．重力做负功，摩擦力做负功

D．摩擦力做负功，支持力不做功

2．以下说法正确的是 (          )

A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量

B．－10 J的功大于＋5 J的功

C．功的正、负表示方向

D．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有发生位移

3．载人飞行包是一个单人低空飞行装置，如图所示，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降，也可以快速前进，若飞行包（包括人）在竖直匀速降落的过程中（空气阻力不可忽略），下列的说法正确的是（       ）

A．发动机对飞行包做正功

B．飞行包的重力做负功

C．空气阻力对飞行包做负功

D．飞行包的合力做负功

4．“人工智能”已进入千家万户，用无人机运送货物成为现实。如图所示是无人机送货时的情景，下列情况中无人机对货物不做功的是（　　）

A．无人机吊着货物悬停在空中

B．无人机吊着货物竖直加速上升

C．无人机吊着货物竖直匀速上升

D．无人机吊着货物竖直匀速下降

5．2021年6月28日聂海胜利用太空跑台——动感单车锻炼，如图所示。假设聂海胜锻炼15分钟克服动感单车阻力而消耗的能量约为。假设动感单车的阻力主要来源于距车轴的阻尼装置（可视为质点），宇航员每分钟蹬车90圈，则阻尼装置对车轮的阻力约为（　　）

A．180N B．350N C．580N D．780N

6．如图所示，质量为m的物体从同一高度沿着不同倾角的斜面下滑，其倾角θ1<θ2<θ3，物体跟各斜面间滑动摩擦因数都相同．若物体从斜面顶端滑至底端的过程中，物体的重力所做的功分别为W1、W2、W3，则(　　)

A．W1>W2>W3

B．W1<W2<W3

C．W1＝W2＝W3

D．无法确定

7．把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力大小恒为Ff，则在从物体被抛出到落回抛出点的全过程中（　　）

A．重力所做的功为mgh

B．空气阻力所做的功为零

C．空气阻力做的功为2Ffh

D．物体克服空气阻力做的功为2Ffh

8．下面关于摩擦力做功的叙述中，正确的是　　

A．静摩擦力对物体一定不做功

B．滑动摩擦力对物体一定做负功

C．一对静摩擦力中，一个做正功，另一个一定做负功

D．一对滑动摩擦力中，一个做负功，另一个一定做正功

9．一物块在水平恒力F作用下沿水平面ABC直线运动．已知AB段光滑，BC段粗糙，且．设恒力F在AB、BC段所做的功分别为、，则

A．， B．，

C．， D．，

10．如图所示，木块A放在木块B的左端上方，用水平恒力F将A拉到B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功W1，生热Q1；第二次让B在光滑水平面上可自由滑动，F做功W2，生热Q2，则下列关系中正确的是（  ）

A．W1<W2，Q1=Q2 B．W1=W2，Q1=Q2

C．W1<W2，Q1<Q2 D．W1=W2，Q1<Q2

11．用起重机提升货物，货物上升过程中的v－t图象如图3所示，在t＝3 s到t＝5 s内，重力对货物做的功为W1、绳索拉力对货物做的功为W2、货物所受合力做的功为W3，则(　　)

A．W1＞0 B．W2＜0

C．W2＞0 D．W3＞0

12．下列说法正确的是（　　）

A．功有正负，因此功是矢量

B．物体发生1m位移的过程中，作用在物体上大小为1N的力对物体做的功一定为1J

C．摩擦力不可能对物体做正功

D．在平抛运动过程中，重力对物体做正功

13．关于作用力与反作用力做功，下列说法不正确的是（     ）

A．一对静摩擦力做功之和一定为零

B．一对滑动摩擦力做功之和一定为负值

C．当作用力做正功时，反作用力一定做负功

D．当作用力做正功时，反作用力可以做正功，也可以做负功，也可以不做功

14．通过认真学习，同学们掌握了丰富的物理知识。在下列说法中，请把正确的说法选出来。（　　）

A．汽车在光滑的水平面上运动时，驾驶员通过操作方向盘，可以使汽车转弯

B．在某一过程中，只要物体的位移为0，任何力对该物体所做的功就为0

C．物体的速度为0时，其加速度可能不为0

D．静摩擦力对受力物体可以做正功，滑动摩擦力对受力物体一定做负功

15．如图所示质量均为m=1.5×103kg的甲、乙两车同时同地出发，在同一平直公路上行驶，二者所受阻力均为车重的k=0.5倍，由于牵引力不同，甲车做匀速直线运动，乙车做匀加速直线运动，取g=10m/s2，则以下叙述正确的是                                                                                                                 （       ）

A．乙车牵引力为F2=7.5×103 N

B．t =1 s时两车速度相同且v=1 m/s

C．t =1 s时两车间距最大，且最大间距为Lm=1 m

D．0～2 s内阻力对两车做的功均为Wf=-3×103 J

二、填空题（共4题）

16．用50 N的力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进，拉力与水平方向夹37º角斜向上。若物体前进了10m，拉力F做的功W1=___________J，重力G做的功W2=___________J。（sin37°=0.6 ，cos37°=0.8 ）

17．如图，小物块位于光滑斜面上，斜面位于光滑水平地面上，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的支持力做的功为_____________（选填“正功”、“负功”、“零”）．

18．如图甲，倾角为37°的传送带顺时针匀速运行，在传送带上某位置轻放一质量为1kg的小木块，木块的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则木块与传送带间的动摩擦因数为______，0～2.0s时间内，传送带对木块做的功为______J。

19．某同学想将一弹簧改装成简易弹簧测力计，进行如下操作（弹簧始终未超出弹性限度范围）。

(1)首先将下端带指针的弹簧竖直悬挂在铁架台上，测量弹簧的原长；

(2)接着，将刻度尺靠近弹簧固定。弹簧下端悬挂不同质量的物体，待物体静止后读出指针指示的相应刻度。该同学以悬挂物体的重力为纵轴，弹簧的形变量为横轴，根据测得的实验数据，作出如图所示的图像。由图像可知此弹簧的劲度系数为___________N/m；

(3)然后再在刻度尺的刻度旁标注对应力的大小。如果未悬挂物体时，指针对应刻度为6cm，则该同学应在6cm处标注为___________N，在12cm处标注为___________N。

(4)最后该同学为了验证改装后的弹簧测力计标度是否准确，找了一只标准的弹簧测力计，他可以采用的方法是_________________。（回答一种即可）

(5)将下端带指针的弹簧竖直悬挂在铁架台上，测量弹簧的原长，然后用力竖直向下缓慢拉弹簧，当弹簧伸长了6cm时，拉力做的功为___________。

三、综合题（共4题）

20．光滑水平面上一质量为m=2kg的滑块,现对该滑块施加一与水平方向成θ=37斜向右上方的恒力F,滑块在该力作用下沿水平方向向右做直线运动,某段时间内的位移大小为l=2m.已知恒力的大小为F=10N,重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.求：该时间段内拉力F做的功为多少?

21．如图所示，高为h的光滑斜面固定在水平地面上。一质量为m的小物块，从斜面顶端A由静止开始下滑。重力加速度为g，不计空气阻力。求：

(1)小物块从斜面顶端A滑到底端B的过程中重力做的功W；

(2)小物块滑到底端B时速度的大小v。

22．如图为某机械装备中的一种智能减震装置，劲度系数为k的轻质弹簧套在固定于地面的竖直杆上，弹簧上端与质量为m的圆环P相连，初始时P处于静止状态，且弹簧弹力等于P的重力，P与杆之间涂有一层能调节阻力的智能材料。在P上方H处将另一质量也为m的光滑圆环Q由静止释放，Q接触P后发生碰撞（碰撞时间极短）并一起做匀减速运动，下移距离为时速度减为0。忽略空气阻力，重力加速度为g。求：

（1）Q下移距离d（）时，智能材料对P阻力的大小；

（2）Q下移距离d（）过程中，智能材料对P阻力所做的功W。

23．如图所示，一位质量m=50kg的滑雪运动员从高度h=30m的斜坡自由滑下（初速度为零）。斜坡的倾角θ=37°，滑雪板与雪面滑动摩擦因素=0.1。则运动员滑至坡底的过程中（不计空气阻力，g=10m/s2， sin37°=0.6，cos37°=0.8）， 求：

(1)各个力所做的功分别是多少？

(2)合力做了多少功？

参考答案：

1．D

【解析】

【详解】

重力方向与位移方向夹角小于90°，故重力做正功，支持力方向与位移垂直，故支持力不做功，摩擦力方向与位移方向相反，故摩擦力做负功； 故D正确，ABC错误．故选D．

点睛：本题考查功的计算，注意有力有距离，力对物体不一定做功，物体必须在力的作用下通过了距离，力对物体才做功．

2．B

【解析】

【详解】

A.功是标量；B.正功代表动力做功，负功代表阻力做功，功的大小看其绝对值，故C选项错误；D.某个力对物体不做功也可能是，在力的方向上位移是零，但不一定是物体本身没有位移．故本题选B.

3．C

【解析】

【详解】

飞行包（包括人）在竖直匀速降落的过程中，发动机的动力向上，则发动机对飞行包做负功．故A错误．高度下降，飞行包的重力做正功，故B错误．空气阻力竖直向上，与位移方向相反，则空气阻力对飞行包做负功，故C正确．飞行包匀速运动，合力为零，则飞行包的合力不做功，故D错误．故选C.

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．无人机吊着货物悬停在空中，货物没有位移，无人机对货物不做功，A正确；

BCD．无人机吊着货物竖直加速上升、匀速上升、匀速下降，货物均有位移，在位移方向上也有力作用，无人机对货物做功，BCD错误。

故选A。

5．B

【解析】

【分析】

【详解】

设阻力为，则有

解得

故选B。

【命题意图】

本题以航天员体能训练途径太空跑台为背景，考查功、能关系等知识，主要考查理解能力、推力能力，体现科学思维，突出对应用性的考查要求。

6．C

【解析】

【详解】

重力做功与路径无关，只与物体始末位置的高度差有关，物体从同一高度h沿着不同仰角的斜面下滑，重力做功都等于，故C正确，选项ABD错误．

点睛：重力做功与路径无关，只与物体始末位置的高度差有关．

7．D

【解析】

【详解】

A．物体被抛出到落回抛出点的全过程中，初、末位置相同，高度差为零，所以重力做功为零，故A错误；

BCD．在上升的过程中，空气阻力做功为－Ffh，在下降的过程中，空气阻力做功为－Ffh，则整个过程中空气阻力做功为－2Ffh，即物体克服空气阻力做的功为2Ffh，故BC错误，D正确。

故选D。

8．C

【解析】

【详解】

静摩擦力可以做功，如传送带传送物体，自动扶梯等，故A错误；滑动摩擦力可以做正功，只要滑动摩擦力与物体运动方向相同即可，如小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物块的摩擦力做正功，故B错误；一对静摩擦力作用的物体间无相对滑动，故位移始终相等，而二力大小相等，方向相反，故一个做正功，则另一个就做负功，故C正确；而一对滑动摩擦力做功由以下几种情况：

a．不做功：比如两个重叠的木块．上面的木块用弹簧系上墙面上，用力拉下端的木块（此木块足够长），待其稳定后，摩擦力对上面的物块不做功； b．做负功：还是两个重叠的长木板，一个力拉上面的， 一个力拉下面的，力的方向相反，摩擦力对两木板都做负功．c．做正功：物体丢上移动的传送带，摩擦力对传送带做负功，对物体做正功；故D错误；

9．D

【解析】

【详解】

根据功的概念可知，W=Fxcosθ，则恒力F在AB、BC段的位移相同，则所做的功相同，均为W=FL；

ABC.三个选项都错误；

D.选项正确；

10．A

【解析】

【分析】

【详解】

在A、B分离过程中，第一次和第二次A相对于B的位移是相等的，而热量等于滑动摩擦力乘以相对位移，因此

Q1=Q2

在A、B分离过程中，第一次A的对地位移要小于第二次A的对地位移，而F做功等于力乘以对地位移，因此

W1<W2

故选A。

11．C

【解析】

【详解】

在t=3s到t=5s内，由图像得物体向上做减速运动，位移向上，重力方向向下对货物做负功，W1＜0，A错；绳索拉力方向向上，对货物做的功为正功，W2＞0，B错，C对；加速度向下，合力向下，所以货物所受合力做负功，W3＜0，D错误

12．D

【解析】

【详解】

A.功有正负，但是功是标量，正负不表示方向，表示力做正功还是物体克服力做功．故A错误．

B.根据W=Fscosθ知，物体发生1m位移过程中，作用在物体上大小为1N的力对物体做的功不一定等于1J，还有力和位移的方向有关．故B错误．

C.摩擦力可能与物体的运动方向相同，因此摩擦力也可以作正功，如传送带斜向上运算物体时，摩擦力做正功，故C错误；

D.在平抛运动过程中，物体高度下降，故重力一定对物体做正功，故D正确．

故选D．

13．C

【解析】

【详解】

A．一对相互作用的静摩擦力大小相等、方向相反，且作用点的位移一定相等，所以做功的代数和一定为零，故A正确；

B．由于滑动摩擦力方向一定与相对运动方向相反，且两个相互作用的滑动摩擦力作用点的位移一定不相等，所以一对滑动摩擦力做功之和一定为负值，故B正确；

CD． 当作用力做正功时，反作用力可以做正功（例如两个磁铁之间在排斥力作用下相互远离的过程中作用力与反作用力都做正功），可以做负功（例如一个木块在一位于光滑水平面上的粗糙的长木板上滑动时，木块对长木板的滑动摩擦力做正功，长木板对木块的滑动摩擦力做负功），也可以不做功（例如一块磁铁在另一块固定磁铁的磁力作用下运动时，固定磁铁对运动磁铁的作用力做正功，而固定磁铁受到的反作用力不做功），故C错误，D正确。

故选C。

14．C

【解析】

【详解】

A．汽车转弯靠摩擦力，光滑的水平面不能提供，故A错误；

B．摩擦力做功和路径有关，位移为零，摩擦力做功可能不为零，故B错误；

C．竖直上抛运动，在最高点，速度为零，但加速度不为零，故C正确；

D．人走路时，受到的是地面给的静摩擦力，做正功，滑动摩擦力可以是动力也可以是阻力，所以可以做正功，也可以做负功，故D错误。

故选C。

15．C

【解析】

【详解】

A、由图可以知道,两车在2s时的位移相同，则说明汽车的平均速度相同；即: ，因乙车做匀加速直线运动，故乙车的2s末的速度为4m/s；加速度；由牛顿第二定律可以知道:，计算得出: ，故A错误；

B、因平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此乙在1s末的速度为，而甲一直以2m/s的速度匀速行驶，故B错误；

C、开始时甲的速度大于乙的速度，所以距离越来越大，速度相等时，距离达最大，由公式得1s末间距最大；最大间距为:，故C正确；

D、因为位移相同，阻力大小相同，故阻力做功相同，均为:，故D错误．

故选：C

16．     400     0

【解析】

【分析】

【详解】

[1]拉力F做的功

[2]重力G做的功

17．负功

【解析】

【详解】

试题分析：对整体进行受力分析：物体和斜面在水平方向上不受外力作用，水平方向上动量守恒，物体下滑的过程中，斜面体会向后运动，由于斜面光滑，斜面体对物块只有支持力，支持力方向垂直斜面向上，如图所示，物体的位移斜向下，可以看出位移的方向与支持力的方向的夹角为钝角，所以支持力做负功．

考点：本题考查了功的计算

【名师点睛】

注意物体下滑过程中，斜面体将要后退，物体的位移这时已经不再和支持力垂直

18．     0.875     9.5

【解析】

【分析】

【详解】

[1]由乙图可知0～1.0s时间内，木块向上做匀加速运动，加速度

此过程木块受到的滑动摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第二定律有

代入数值解得

[2] 0～1.0s时间内，木块的位移

摩擦力做功

1～2.0s时间内，木块向上做匀速运动，有

位移

摩擦力做功

支持力不做功，所以0～2.0s时间内，传送带对木块做的功为

19．     100     0     6     分别用两只弹簧测力计测量相同的重物，查看示数是否相同（其他答案正确也给分）     0.18J

【解析】

【分析】

【详解】

(2)[1]根据物体的平衡条件可得F弹=mg=kx，结合图像可得k=100N/m。

(3)[2][3]如果未悬挂物体时，指针对应刻度为6cm，则该同学应在6cm处标注为0，在12cm处弹簧的伸长量为x=6cm，此时弹簧的弹力大小为F弹=kx=6N。

(4)[4]他可以采用的方法是分别用两只弹簧测力计测量相同的重物，查看示数是否相同。

(5)[5]将下端带指针的弹簧竖直悬挂在铁架台上，测量弹簧的原长，然后用力竖直向下缓慢拉弹簧，当弹簧伸长了6cm时，拉力做的功为

20．16J

【解析】

【详解】

根据功的求解公式：W=Fxcosθ，则拉力做的功：WF=Fxcos37°=10×2×0.8=16J

21．(1)mgh； (2)

【解析】

【分析】

【详解】

(1)重力做功为

(2)从A到B根据机械能守恒定律

解得

22．（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）令刚接触P时速度为v

解得

Q与P发生碰撞后速度为

接触P后令其加速度大小为a，则有

解得

设新型智能材料对P的阻力为F

解得

（2）Q下移距离d过程中

碰撞结束时

下移距离d时

智能材料阻力做功

联立解得

23．(1)WG=1.5×104J， WN=0，Wf=-2×103J   (2) W合= 1.3×104 J

【解析】

【分析】

【详解】

(1)重力做的功

WG=mgh=50×10×30J=1.5×104J

支持力做功

WN=0

摩擦力做功

Wf=-fl=-×=-2×103J

(2)合力做的功

W合=WG+Wf+WN=1.5×104-2×103=1.3×104 J