物理必修 第二册第1节 机械功优秀课堂检测

1.1机械功同步练习鲁科版（ 2019)鲁科版高中物理必修二

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F，在车前进s的过程中，下列说法正确的是

A. 当车匀速前进时，人对车做的总功为正功
B. 当车加速前进时，人对车做的总功为正功
C. 当车减速前进时，人对车做的总功为正功
D. 不管车如何运动，人对车做的总功都为零

2. 下列说法正确的是

A. 由功率表达式可知，功率P与做功W成正比，与做功时间t成反比
B. 由于功有正负，所以功是矢量
C. 某物体所受合力做功为零，则每个力做功均为零
D. 做自由落体运动的物体，重力做正功

3. 一物块在水平地面上沿直线滑行，时其速度为，从此刻开始在物块运动方向上再施加一水平作用力F，力F与物块的速度v 随时间变化的规律分别如图甲、乙所示．则下列说法中正确的是   

A. 第1秒内水平作用力F做负功
B. 第2秒内合力做功为
C. 第3秒内水平作用力F不做功
D. 秒内水平作用力F所做总功为3J

4. 下列说法正确的是

A. 静摩擦力一定不做功
B. 滑动摩擦力一定对物体做负功
C. 一对平衡力对物体做功的代数和一定为零
D. 一对作用力和反作用力，若作用力做正功，则反作用力一定做负功

5. 如图所示，货物放在自动扶梯的水平台阶上，随扶梯一起向斜上方做匀速直线运动，下列说法正确的是   
    

A. 重力对货物做正功 B. 摩擦力对货物做正功
C. 支持力对货物做正功 D. 合外力对货物做正功

6. 如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，当它由轨道顶端A从静止开始下落时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为    

A.  B.  C. mgR D.

7. 如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手．设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力f的大小不变，则下列说法正确的是

A. 重力做功为mgL
B. 悬线拉力做负功
C. 空气阻力做功为
D. 空气阻力f做功为
 

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 下列关于功的说法，正确的是

A. 力作用在物体上的一段时间内，物体运动了一段位移，但是该力不一定对物体做功
B. 一对作用力和反作用力，当作用力做正功时，反作用力也可以做正功，
C.

相互垂直的两个力分别对物体做功为和8J，则这两个力的合力做功为

D. 当只有摩擦力对物体做功时，摩擦力一定对物体做负功

9. 一质量为4kg的物体，在水平恒定拉力的作用下在粗糙的水平面上做匀速直线运动。当运动一段时间后拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动。如图所示为拉力F随位移x变化的关系图象。g取，则据此可以求得

A. 物体与水平面间的动摩擦因数为
B. 整个过程摩擦力对物体所做的功为
C. 整个过程合外力对物体所做的功为
D. 整个过程合外力对物体所做的功为

10. 如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过程中空气阻力的大小不变，则下列说法正确的是    

A. 重力做功为mgL
B. 绳的拉力做功为0
C. 空气阻力做功0
D. 空气阻力做功为
 

11. 关于功的概念，下列说法正确的是

A. 物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多
B. 合力的功等于各分力功的代数和
C. 摩擦力可以对物体做正功
D. 功有正、负，但正、负不表示方向，而表示大小

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 如图甲所示装置，可以进行以下实验：
    

如果用此装置做“研究合外力做功和物体动能变化关系这个实验，由此可求得如图乙纸带上由O点到D点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式已知小车质量M，托盘及砝码的质量m，且M远大于m，已经平衡好摩擦力，用题中符号填空______，该小车动能改变量的表达式______。由于实验中存在系统误差，所以W______选填“小于”、“等于”或“大于”。

13. 如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N。
    实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图中可知拉力大小为______ N，将弹簧测力计向上移动15cm，则钩码上升的高度为______cm，该滑轮组的机械效率为______。
    取下2个钩码，再做实验，此时滑轮组的机械效率将______。选填：“增大”、“减小”或“不变”
     

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14. 如图所示，质量的物体，在斜向下与水平方向的夹角、大小为10N的力的作用下，从静止开始运动，通过的路程，已知物体与水平面间的动摩擦因数问：
     

力F对物体做多少功？

摩擦力对物体做多少功？

合力对物体做多少功？






 

15. 如图所示，质量的滑雪运动员从高度的坡顶由静止下滑，斜坡的倾角，滑雪板与雪面之间的动摩擦因数则运动员滑至坡底的过程中：取，，，装备质量不计
    

滑雪运动员所受的重力对他做了多少功？

各力对运动员做的总功是多少？






 

16. 如图所示，一质量为m的物体从半径为R的圆弧轨道的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端圆弧AB在竖直平面内。拉力F的大小始终为15N，方向始终与物体在该点的运动方向成角。圆弧所对应的圆心角为，BO沿竖直方向。求这一过程中：g计算结果可用和根号表示

拉力F做的功；

重力G做的功；

圆弧面对物体的支持力F做的功。

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】

【分析】
本题主要考查了恒力做功公式的直接应用，关键是根据人的运动状态，判断人的受力情况，再根据作用力和反作用力的关系判断人对车厢施力情况，难度适中。
人对车施加了三个力，分别为压力，推力F，摩擦力f，根据力做功的公式及作用力和反作用力的关系判断做正功还是负功。
【解答】
A.当车匀速前进时，人对车厢的推力F做的功为，静摩擦力做的功，人处于平衡状态，根据作用力与反作用的关系可知，，则人对车做的总功为零，故A错误；
B.当车加速前进时，人处于加速状态，车厢对人的静摩擦力f向右且大于车厢壁对人的作用力F，所以人车厢的静摩擦力向左，静摩擦力做的功，人对车厢的推力F方向向右，做的功为，因为，所以人对车做的总功为负功，故B错误；
C.当车减速前进时，车厢对人的静摩擦力f向右且小于车厢壁对人的作用力F，所以人车厢的静摩擦力向左，静摩擦力做的功，人对车厢的推力F方向向右，做的功为，因为，人对车做的总功为正功，故C正确；
D.由上述分析可知D错误。
故选C。  

2.【答案】D
 

【解析】

【分析】本题主要考查合力的功、功率，熟练掌握求解合力的功的方法。
【解答】

A.是比值定义法，在相同时间内，力做功越多，功率P越大，做相等的功，所用时间越少，功率P越大，故A错误；

B.由于功有正负，但没有方向，所以功是标量，故B错误；

C.某物体所受合力做功为零，但每个力做功不一定为零，故C错误；

D.自由落体运动的物体，重力竖直向下，运动方向竖直向下，力与运动方向夹角小于，所以做正功，故D正确。
故选D。

3.【答案】B
 

【解析】

【分析】
知道F的大小，根据平衡条件可求出摩擦力的大小；再求得各自时间段内物体的位移即可求得力F做功的多少和第2s内合力的功。
本题考查的是学生对功的理解，根据功的定义可以分析做功的情况，在解题时一定注意对图象的掌握和应用。
【解答】
由图像可知第3s内物体做匀速运动，根据平衡条件可知，摩擦力，结合图像可知拉力一直与物体运动方向同向。
A.由速度图象可知，第1s内的位移为，由功的公式可知，拉力所做的功，即在第1秒内，水平作用力做正功；故A错误；
B.由图象可知，第2s内的位移为；所以第2秒内合力做功为 J，故B正确；
C.第3s内水平作用力与位移方向相同，故水平作用力做正功，故C错误；
D.第2s内水平作用力的功为，第3s内物块的位移为1m，水平力为2N，所以第3s内水平力F的功，由以上可知，内水平作用力F所做的总功；故D错误。
故选B。  

4.【答案】C
 

【解析】

【分析】
判断力对物体是否做功，要根据功的计算公式来计算，即在力的方向上有发生位移，此时力就对物体做了功． 
力对物体是否做功可以根据功的公式来判断，作用力和反作用力由于它们作用在不同的物体上，它们做功的情况也就不一样了．
【解答】
A.传送带在向上传送物体时，传送带对物体的摩擦力是静摩擦力，此时的静摩擦力就对物体做功，故A错误；
B.当力的方向与物体运动方向的夹角小于时，力就对物体做正功，滑动摩擦力的方向也可以与物体的运动方向相同，如把静止的物体刚放在传送带上的时候，此时滑动摩擦力就对物体做正功，故B错误；
C.一对平衡力，作用在同一物体上，大小相等，方向相反，位移相同，故对物体做功的代数和一定为零，故C正确；
D.作用力做正功，反作用力也可以做正功，比如两带电小球间连接压缩的弹簧，放手后弹簧弹力对两小球都做正功，故D错误。
故选C。  

5.【答案】C
 

【解析】

【分析】
货物放在自动扶梯上，货物相对于扶梯处于静止状态，静止的物体受到平衡力的作用，所受到的合力为零，再根据功的公式确定做功情况。
货物放在台阶式的扶梯上和货物放在斜面式的扶梯上受力情况是不同的：货物放在台阶式的扶梯上，货物受到重力和支持力作用；货物放在斜面式的扶梯上，货物有下滑的趋势，所以货物除受到重力和支持力作用，还受摩擦力作用。
【解答】
货物放在自动扶梯上，货物受到竖直向下的重力作用和竖直向上的支持力作用，货物相对于扶梯是静止的，没有相对运动也没有相对运动趋势，货物不受摩擦力作用，所以重力和支持力是一对平衡力，合力为零；因重力与位移夹钝角，故重力对货物做负功；支持力对货物做正功；合力不做功；故C正确，ABD错误。
故选C。  

6.【答案】D
 

【解析】

【分析】

BC段摩擦力可以求出，由做功公式求得BC段摩擦力对物体所做的功，对全程由动能定理可求得AB段克服摩擦力所做的功。
本题考查动能定理的应用，变力做功可以由动能定理求解，恒力做功可以直接由功的公式求解。

【解答】

BC段物体受摩擦力，位移为R，故BC段摩擦力对物体做功，对全程由动能定理可知，
解得，故AB段克服摩擦力做功为，故ABC错误，D正确。
故选D。

7.【答案】A
 

【解析】

【分析】
根据功的计算公式可以求出重力、拉力的功、空气阻力为变力，可由微元法求解空气阻力的功。
本题考查功的计算，熟练应用功的计算公式即可正确解题。
【解答】
A.重力做功，故A正确；
B.绳子拉力与摆球的速度方向始终垂直，故悬线拉力不做功，故B错误；
空气阻力与速度方向相反，空气阻力做负功，由微元法求变力做功可得：，故CD错误。
故选A。  

8.【答案】AB
 

【解析】

【分析】
本题考查功的概念相关知识，比较简单。
【解答】
A.力作用在物体上的一段时间内，物体运动了一段位移，该力与物体的位移可能垂直，所以该力不一定对物体做功，故A正确；
B.一对作用力和反作用力，可以出现都做正功、都做负功、一正一负或一个做功另一个不做功等各种情况，故B正确；
C.相互垂直的两个力分别对物体做功为6J和8J，则这两个力的合力做功为，故C错误；
D.无论是滑动摩擦力还是静摩擦力，其方向都可以与运动方向相同也可以与运动方向相反，故摩擦力对物体可做正功，也可做负功，故D错误。
故选AB。  

9.【答案】AD
 

【解析】

【分析】
物体做匀速运动时，受力平衡，拉力等于摩擦力，根据求解动摩擦因数，图象与坐标轴围成的面积表示拉力做的功，从而求出合外力做的功；本题主要考查了恒力做功公式、变力做功，知道图象中，图象与坐标轴围成的面积表示F做的功是解答此题的关键。
【解答】
A.当做匀速直线运动时：，即：，故A正确；
B.在整个过程中，物体发生的位移为，故摩擦力做功，故B错误；
图象面积即为拉力F做的功，可求得：，则在整个过程中，合外力对物体所做的功为，故C错误，D正确。  

10.【答案】ABD
 

【解析】分析：
根据功的计算公式可以求出重力、拉力与空气阻力的功．注意在求阻力做功时，要明确阻力大小不变，方向与运动方向相反；故功等于力与路程的乘积．
本题考查功的计算，要注意明确各力做功的特点，如重力做功等于重力与竖直方向高度差的乘积；而阻力做功等于力与路程的乘积．

解答：
A、如图所示，重力在整个运动过程中始终不变，小球在重力方向上的位移为AB在竖直方向上的投影L，所以故A正确；
B、因为拉力在运动过程中始终与运动方向垂直，故不做功，即故B正确；
C、所做的总功等于每个小弧段上所做功的代数和，即故C错误，D正确；

故选：ABD。
 

11.【答案】BC
 

【解析】

【分析】
由功公式及功的特点分析即可。
本题考查学生对功的公式的理解，明确功是标量及正负的意义，关键是掌握功的公式当中的相关量，尤其注意力与速度的夹角。
【解答】
A.因功的决定因素为力、位移及二者的夹角，若力大、位移大，但两者夹角为时，则做功为0，故A错误；
B.合力的功等于各分力功的代数和，故B正确；
C.摩擦力可以做正功，也可以做负功，这要看摩擦力与位移的方向关系，故C正确；
D.功是标量，有正、负之分，但功的正、负不是表示方向，而是表示力对物体做功的效果，故D错误。
故选BC。  

12.【答案】  ；；大于
 

【解析】

【分析】
本题主要考查学生探究动能定理实验原理及数据处理能力，解决本题的关键在于根据纸带计算速度与位移大小。
【解答】
根据力做功公式，，；可得；
根据实验原理，；
实验中必然存在阻力，对小车做负功，并且小车的实际拉力小于砝码和托盘的重力，故砝码和托盘重力做的功必然大于小车动能的变化量。故填大于；
故答案填：  ；；大于  

13.【答案】匀速；；5；；减小
 

【解析】解：实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表，拉力大小为；
动滑轮和钩码有三段绳子承担，因此钩码上升的高度；
滑轮组的机械效率：。
取下2个钩码后，则所做的有用功减小，而额外功不变，所以有用功在总功所占的比例减小，所以滑轮组的机械效率减小。
故答案为：匀速；；5；；
减小。
实验过程中要匀速直线拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
弹簧测力计读数：确定每一个大格和每一个小格代表的示数，根据指针的位置读数；
由图可知承担物重的绳子股数n，根据绳端移动距离与物体上升高度之间的关系，求出钩码上升的高度；
利用求滑轮组的机械效率。
滑轮组一定时，减小提升物体的重，有用功在总功中比值减小，机械效率降低。
此题是测量滑轮组的机械效率，其中要测量绳端拉力，所以有关测力计的读数是很重要的。在读数时，要注意测力计的分度值；同时还考查了绳端移动距离与物体上升高度之间的关系：。
 

14.【答案】解：力F对物体做功为：，正功；
摩擦力的大小为：
摩擦力对物体做功为：，负功；
合力为：
合力对物体做功为：，正功。
答：力F对物体做功为16J，正功；
摩擦力对物体做功为，负功；
合力对物体做功为，正功。
 

【解析】根据力与位移方向的夹角判断功的正负，由功的公式求各个力做功，合力做功等于各个力做功的代数和。
对于恒力做功，常常根据功的计算公式求解，通过这个例子知道，合力对物体所做的功等于作用在物体上各个力做功的代数和。
 

15.【答案】解：重力做的功为：；
因支持力与速度始终垂直，所以支持力做功为：，摩擦力做功为： ；
合力做的功为：。

 答：滑雪运动员所受的重力对他做了的功；

各力对运动员做的总功是。

【解析】本题考查了功的定义式，总功的计算方法。解题的关键注意求总功可以先求出各力做的功，然后求代数和，或先求合力，然后求合力做的功。

明确重力方向、位移方向及重力与位移方向的夹角，根据功的公式求得重力的功。
对物体受力分析，明确各力的大小，再由功的公式求出各个力所做的功。

16.【答案】解：
将圆弧AB分成很多小段、、、，拉力在每小段上做的功为、、、，因拉力F大小不变，方向始终与物体在该点的运动方向成角，
，
，
。
则有；

重力G做的功；

物体受的支持力始终与物体的运动方向垂直，所以。

【解析】本题考查功的计算问题，在求解F做功时要明确虽然力是变力，但由于力和速度方向之间的夹角始终相同，故可以采用“分割求和”的方法求解。

由于拉力F是大小不变，方向时刻改变方向始终与物体在该点的切线成角，是一个变力，我们可以用“分割求和”的思想方法求解拉力做功；
重力是恒力，根据恒力做功的表达式列式求解重力的功；
由于支持力N始终与物体运动方向垂直，所以支持力N不做功。