2021高考物理一轮复习 第五章 机械能 第1讲 功和功率练习（含解析）鲁科版.doc

-13-第1讲功和功率考点一功和恒力做功对功的理解【典例1】(2017·全国卷Ⅱ)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心【解析】选A。因为大圆环对小环的作用力始终与速度垂直不做功，因此A正确、B错误；从静止开始在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力先背离大圆环圆心，后指向大圆环圆心，故C、D项错误。恒力做功【典例2】(多选)质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动，t=0时刻受到一个水平向左的恒力F，如图甲所示，取水平向右为正方向，此物体的v-t图象如图乙所示，g取10m/s2，则()A.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5B.10s内恒力F对物体做功102JC.10s末物体在计时起点位置左侧2m处D.10s内物体克服摩擦力做功34J【解析】选C、D。设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1，则由v-t图象得加速度大小a1=2m/s2，方向与初速度方向相反，设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2，则由v-t图象得加速度大小a2=1m/s2，方向与初速度方向相反，根据牛顿第二定律得，F+μmg=ma1，F-μmg=ma2，解得F=3N，μ=0.05，故A错误；根据v-t图象与横轴所围成的面积表示位移得，x=×4×8m-×6×6m=-2m，负号表示物体在起点的左侧，则10s内恒力F对物体做功W=Fx=3×2J=6J，故B错误，C正确；10s内物体克服摩擦力做功Wf=fs=0.05×20×(×4×8+×6×6)J=34J，故D正确。【多维训练】(2019·长沙模拟)一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t的关系如图甲所示，物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。10s后的v-t图象没有画出，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.物块滑动时受到的摩擦力大小是6NB.物块的质量为1kgC.物块在0～10s内克服摩擦力做功为50JD.物块在10～15s内的位移为6.25m【解析】选D。由题图乙可知，在5～10s内物块做匀速运动，故受到的摩擦力与水平推力相等，故摩擦力f=F′=4N，故A错误；在0～5s内物块的加速度为a==m/s2=1m/s2，根据牛顿第二定律可得F-f=ma，解得m=2kg，故B错误；在0～10s内物块通过的位移为x=×(5+10)×5m=37.5m，故克服摩擦力做功为Wf=fx=4×37.5J=150J，故C错误；撤去外力后物块的加速度为a′==-2m/s2，减速到零所需时间为t′=s=2.5s<5s，减速到零通过的位移为x′==m=6.25m，故D正确。1.功的正负判断方法：(1)恒力做功的判断：依据力与位移方向的夹角来判断。(2)曲线运动中功的判断：依据F与v的方向夹角α来判断。0°≤α<90°时，力对物体做正功；90°<α≤180°时，力对物体做负功；α=90°时，力对物体不做功。(3)依据能量变化来判断：功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。2.恒力做功的计算方法：3.总功的计算方法：方法一：先求合力F合，再用W总=F合scosα求功，此法要求F合为恒力。方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W总=W1+W2+W3+…求总功，注意代入“+”“-”再求和。【加固训练】1.(2019·南京模拟)如图所示，木板质量为M，长度为L，小木块(可视为质点)的质量为m，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ，开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至木板右端，拉力至少做功为()A.B.2μmgLC.μmgLD.μ(M+m)gL【解析】选C。若使拉力F做功最少，在拉力F作用下使小木块m和木板M恰好做匀速直线运动，对小木块m和木板进行受力分析得出拉力F=2μmg(此时绳子上的拉力等于μmg)，而拉力F发生的位移为，所以由功的公式可得W=Fs=2μmg×=μmgL，选项C正确。2.(多选)水平长直轨道上紧靠放置n个质量为m可看作质点的物块，物块间用长为l的细线连接，开始处于静止状态，轨道动摩擦因数为μ。用水平恒力F拉动1开始运动，到连接第n个物块的线刚好拉直时整体速度正好为零，则()A.拉力F所做功为nFlB.系统克服摩擦力做功为C.F>D.(n-1)μmg<F<nμmg【解析】选B、C。物块1的位移为(n-1)l，则拉力F所做功为WF=F·(n-1)l=(n-1)Fl，故A错误；系统克服摩擦力做功为Wf=μmgl+μmg·2l+…+μmg·(n-2)l+μmg·(n