专题4 功与能的综合拓展问题（专题训练）-2022-2023学年高一物理单元复习（人教版2019必修第二册）

专题四  功与能的综合拓展问题

一、单选题

1．（2022·贵州黔东南·高二期末）如图所示，在西部的偏远山区，人们至今还通过“驴拉磨”的方式把小麦颗粒加工成粗面来食用。假设驴拉磨的平均拉力大小，驴做圆周运动的等效半径，则驴拉磨转动一周所做的功约为（　　）

A．0 B．300J C．1400J D．2800J

2．（2022·全国·高三课时练习）一个质量为0.5 kg的物体，从静止开始做直线运动，物体所受合外力F随物体位移L变化的图象如图所示，则物体位移L=8 m时，物体的速度为(　)

A．2 m/s B．8 m/s

C．4m/s D．4 m/s

3．（2022·全国·高三专题练习）如图1所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F的大小随物块所在位置坐标x的变化关系如图2所示，图线为半圆。则小物块运动到x0处时F所做的总功为（　　）

A．0 B．Fmx0 C．Fmx0 D．

4．（2022·黑龙江省饶河县高级中学高一期末）以前机械化生产水平较低，人们经常通过“驴拉磨”的方式把粮食颗粒加工成粗面来食用，如图所示，假设驴拉磨的平均作用力大小为500N，运动的半径为1m，则驴拉磨转动一周所做的功为（　　）

A．0 B．500J C．500πJ D．1000πJ

5．（2022·河南·一模）水平桌面上，长6m的轻绳一端固定于O点，如图所示（俯视图），另一端系一质量m=2.0kg的小球。现对小球施加一个沿桌面大小不变的力F=10N，F拉着物体从M点运动到N点，F的方向始终与小球的运动方向成37°角。已知小球与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法正确的是（　　）

A．拉力F对小球做的功为16π（J） B．拉力F对小球做的功为8π（J）

C．小球克服摩擦力做的功为16π（J） D．小球克服摩擦力做的功为4π（J）

6．（2022·山东省青岛第一中学高三阶段练习）如图所示，密度为ρ、边长为a的正立方体木块漂浮在水面上（h为木块在水面上的高度）。现用竖直向下的力F将木块按入水中，直到木块上表面刚浸没，则此过程中木块克服浮力做功为（已知水的密度为ρ0、重力加速度为g）（　　）

A．ρa3gh B．

C．ρ0a3gh(a-h) D．

7．（2022·江西·临川一中高三阶段练习）如图所示，一轻质立方体被从水表面缓慢压入水中，直至其上表面没入水中，已知立方体的棱长为，水的密度为，重力加速度为，不考虑水面高度的变化。该过程中，立方体克服水的浮力所做的功为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

8．（2022·全国·高三专题练习）宇航员飞到一个被稠密气体包围的某行星上进行科学探索。他站在该行星表面，从静止释放一个质量为的物体，由于气体阻力的作用，其加速度随下落位移变化的关系图像如图所示。已知该星球半径为，万有引力常量为。下列说法正确的是（　　）

A．该行星的平均密度为

B．该行星的第一宇宙速度为

C．卫星在距该行星表面高处的圆轨道上运行的周期为

D．从释放到速度刚达到最大的过程中，物体克服阻力做功

9．（2022·陕西西安·高一期末）力F对物体所做的功可由公式求得。但用这个公式求功是有条件的，即力F必须是恒力。而实际问题中，有很多情况是变力在对物体做功。那么，用这个公式不能直接求变力的功，我们就需要通过其他的一些方法来求解力F所做的功。如图，对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功，下列说法正确的是（　　）

A．甲图中若F大小不变，物块从A到C过程中力F做的为

B．乙图中，全过程中F做的总功为

C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，小球从A运动到B过程中空气阻力做的功

D．图丁中，F始终保持水平，无论是F缓慢将小球从P拉到Q，还是F为恒力将小球从P拉到Q，F做的功都是

三、解答题

10．（2022·上海·模拟预测）研究发现在无风状态下汽车在行驶时受到的空气阻力f主要与汽车正面投影面积A和行驶速度v有关。一研究团队以某品牌汽车为对象开展研究，通过在风洞实验室模拟实验得到表数据：

（1）说明如何利用表格中的数据，验证汽车行驶时受到的空气阻力f与汽车行驶速度v的平方成正比？

（2）实验可获得结论：汽车在行驶时受到的空气阻力f与汽车正面投影面积A、行驶速度v的关系表达式为f=kAv2，请任意选用表格中三组数据估算k（结果保留2位小数）；

（3）一辆该品牌小汽车质量m=1200kg，正面投影面积A=3.0m2，在平直地面上行驶时受到的地面阻力f0恒为1000N。若该车以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动。求：

①速度大小为v1=20m/s时汽车受到的牵引力F1的大小；

②速度从v1=20m/s增大至v2=30m/s的过程中，汽车所受牵引力做的功W。（结果用科学记数法表示，保留2位小数）

11．（2022·全国·高一课时练习）某人利用如图所示的装置,用100 N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端,将物体从水平面上的A点移到B点。已知α1=30°,α2=37°,h=1.5 m,不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦。求绳的拉力对物体所做的功（sin 37°=0.6,cos 37°=0.8）。

12．（2022·湖南·株洲二中高三阶段练习）如图甲所示，在倾角α=30°的光滑斜面上，放着质量分为mA=5kg和mB=1kg的A、B两物块轻弹簧一端与物块B相连，另一端与固定挡板相连，整个系统处于静止状态。从t=0时刻开始，对A施加一沿斜面向上的力F使物块A沿斜面向上做匀加速运动，若力F随时间变化的规律如图乙所示（g取10m/s2），求∶

（1）A运动的加速度大小；

（2）弹簧的劲度系数；

（3）从A开始运动到A、B刚分离过程中力F做的功。