1.(2025·连云港中考)下列情景中,人对物体做功的是(
A.司机用力推汽车,汽车不动
B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
B
)A.司机用力推汽车,汽车不动
B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
答案
1. B 提示:用力推汽车,汽车没有通过距离,没有做功。推自行车前进,自行车在推力方向上通过距离,对自行车做了功。背书包在水平路面上匀速前进,书包没有在力的方向上通过距离,没有做功。足球被踢后,没有力作用在足球上,没有做功。
解析
【分析】
要判断人是否对物体做功,首先明确力学中做功的两个必要条件:①人对物体施加了力;②物体在这个力的方向上移动了距离,两个条件缺一不可。我们可以逐个对照选项,排查每个情景是否同时满足上述两个条件,排除只满足其中一个、或者都不满足的情景,就能得到正确答案。
【解析】
结合做功的两个必要条件逐一分析选项:
A选项:司机用力推汽车,对汽车施加了推力,但汽车保持静止,没有在推力方向上移动距离,属于“有力无距离”,因此人对汽车不做功,不符合题意。
B选项:人推自行车前进,人对自行车施加了向前的推力,同时自行车沿推力的方向移动了一段距离,两个做功的必要条件同时满足,因此人对自行车做了功,符合题意。
C选项:学生背着书包在水平路面匀速前进,学生对书包的力是竖直向上的,而书包的移动方向是水平的,力的方向与物体移动距离的方向相互垂直,书包没有在力的方向上移动距离,因此人对书包不做功,不符合题意。
D选项:足球被踢后在草地上滚动,这个过程中人不再对足球施加作用力,足球依靠惯性运动,属于“有距离无力”,因此人对足球不做功,不符合题意。
【答案】
B
【知识点】
力学做功条件;做功判断
【点评】
本题是力学做功判断的基础考题,核心紧扣做功的两个必要要素,需要学生准确区分三类不做功的典型情景:有力无距离、有距离无力、力与移动方向垂直,避免出现“只要有力就做功”“只要物体动就做功”的错误认知。
【难度系数】
0.8
要判断人是否对物体做功,首先明确力学中做功的两个必要条件:①人对物体施加了力;②物体在这个力的方向上移动了距离,两个条件缺一不可。我们可以逐个对照选项,排查每个情景是否同时满足上述两个条件,排除只满足其中一个、或者都不满足的情景,就能得到正确答案。
【解析】
结合做功的两个必要条件逐一分析选项:
A选项:司机用力推汽车,对汽车施加了推力,但汽车保持静止,没有在推力方向上移动距离,属于“有力无距离”,因此人对汽车不做功,不符合题意。
B选项:人推自行车前进,人对自行车施加了向前的推力,同时自行车沿推力的方向移动了一段距离,两个做功的必要条件同时满足,因此人对自行车做了功,符合题意。
C选项:学生背着书包在水平路面匀速前进,学生对书包的力是竖直向上的,而书包的移动方向是水平的,力的方向与物体移动距离的方向相互垂直,书包没有在力的方向上移动距离,因此人对书包不做功,不符合题意。
D选项:足球被踢后在草地上滚动,这个过程中人不再对足球施加作用力,足球依靠惯性运动,属于“有距离无力”,因此人对足球不做功,不符合题意。
【答案】
B
【知识点】
力学做功条件;做功判断
【点评】
本题是力学做功判断的基础考题,核心紧扣做功的两个必要要素,需要学生准确区分三类不做功的典型情景:有力无距离、有距离无力、力与移动方向垂直,避免出现“只要有力就做功”“只要物体动就做功”的错误认知。
【难度系数】
0.8
2. 如图所示,小明重500 N,他用手托着一个重为5 N的篮球乘坐厢式
电梯,电梯匀速上升了10 m。下列关于小明和厢式电梯做功的说法,正确的是(
A.小明托着篮球的力没有对篮球做功
B.厢式电梯对小明的支持力做功50 J
C.小明托着篮球的力对篮球做功50 J
D.厢式电梯对小明的支持力没有对小明做功
C
)A.小明托着篮球的力没有对篮球做功
B.厢式电梯对小明的支持力做功50 J
C.小明托着篮球的力对篮球做功50 J
D.厢式电梯对小明的支持力没有对小明做功
答案
2. C 提示:小明托着篮球跟电梯一起匀速上升,手对篮球的支持力对篮球做功。电梯对小明的支持力做功W=Fs=(500 N+5 N)×10 m=5 050 J。托着篮球的力对篮球做功W托=F托s=5 N×10 m=50 J。
解析
【分析】
解题时首先要明确判断力是否做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过一段距离,两个条件同时满足才会做功。之后结合功的计算公式W=Fs逐一验证选项:先分析篮球的受力,小明托篮球匀速上升,托力大小等于篮球重力,方向竖直向上,篮球沿托力方向移动了10m,满足做功条件,代入公式即可算出托力对篮球做的功;再分析小明的受力,小明匀速上升受力平衡,电梯对小明的支持力需要平衡小明自身重力和篮球对小明的压力,算出支持力大小后结合上升的位移就能得到支持力做的功,最后逐一排除错误选项得到正确结果。
【解析】
我们逐个对选项进行分析:
1. 分析选项A:小明托着篮球匀速上升,手对篮球的托力竖直向上,篮球沿托力方向向上移动了10m,两个做功条件均满足,托力对篮球做了功,A错误。
2. 分析选项D:厢式电梯对小明的支持力竖直向上,小明沿支持力方向向上移动了10m,满足做功条件,支持力对小明做了功,D错误。
3. 分析选项B:小明匀速上升受力平衡,电梯对小明的支持力大小等于小明和篮球的总重力,即$F_{支}=G_{人}+G_{球}=500\ \mathrm{N}+5\ \mathrm{N}=505\ \mathrm{N}$,支持力做功$W_{支}=F_{支}s=505\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m}=5050\ \mathrm{J}$,并非50J,B错误。
4. 分析选项C:小明托篮球匀速上升,托力大小等于篮球重力$F_{托}=G_{球}=5\ \mathrm{N}$,托力对篮球做功$W_{托}=F_{托}s=5\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m}=50\ \mathrm{J}$,C正确。
【答案】C
【知识点】做功的判断,功的计算
【点评】本题的易错点是计算电梯对小明的支持力时,容易忽略小明手上托着的篮球,误将支持力等同于小明自身的重力,导致计算结果出错;同时需要牢记做功的两个必要要素,确认位移是沿力的方向的,避免误判做功情况。
【难度系数】0.7
解题时首先要明确判断力是否做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过一段距离,两个条件同时满足才会做功。之后结合功的计算公式W=Fs逐一验证选项:先分析篮球的受力,小明托篮球匀速上升,托力大小等于篮球重力,方向竖直向上,篮球沿托力方向移动了10m,满足做功条件,代入公式即可算出托力对篮球做的功;再分析小明的受力,小明匀速上升受力平衡,电梯对小明的支持力需要平衡小明自身重力和篮球对小明的压力,算出支持力大小后结合上升的位移就能得到支持力做的功,最后逐一排除错误选项得到正确结果。
【解析】
我们逐个对选项进行分析:
1. 分析选项A:小明托着篮球匀速上升,手对篮球的托力竖直向上,篮球沿托力方向向上移动了10m,两个做功条件均满足,托力对篮球做了功,A错误。
2. 分析选项D:厢式电梯对小明的支持力竖直向上,小明沿支持力方向向上移动了10m,满足做功条件,支持力对小明做了功,D错误。
3. 分析选项B:小明匀速上升受力平衡,电梯对小明的支持力大小等于小明和篮球的总重力,即$F_{支}=G_{人}+G_{球}=500\ \mathrm{N}+5\ \mathrm{N}=505\ \mathrm{N}$,支持力做功$W_{支}=F_{支}s=505\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m}=5050\ \mathrm{J}$,并非50J,B错误。
4. 分析选项C:小明托篮球匀速上升,托力大小等于篮球重力$F_{托}=G_{球}=5\ \mathrm{N}$,托力对篮球做功$W_{托}=F_{托}s=5\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m}=50\ \mathrm{J}$,C正确。
【答案】C
【知识点】做功的判断,功的计算
【点评】本题的易错点是计算电梯对小明的支持力时,容易忽略小明手上托着的篮球,误将支持力等同于小明自身的重力,导致计算结果出错;同时需要牢记做功的两个必要要素,确认位移是沿力的方向的,避免误判做功情况。
【难度系数】0.7
3. 如图所示,用$F=20\ \mathrm{N}$的水平推力推着重为 40 N 的物体沿水平方向做直线运动,若推力$F$对物体做了 40 J 的功,则在这一过程中 (

A.重力做的功一定为 40 J
B.物体一定受到 20 N 的摩擦力
C.物体一定运动了 2 m
D.物体一定运动了 4 m
C
)A.重力做的功一定为 40 J
B.物体一定受到 20 N 的摩擦力
C.物体一定运动了 2 m
D.物体一定运动了 4 m
答案
3. C 提示:重力方向与物体运动方向垂直,重力不做功。物体不一定做匀速直线运动,摩擦力不一定与推力平衡,大小可能不等。$s=\frac{W}{F}=\frac{40\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{N}}=2\ \mathrm{m}$。
解析
【分析】
我们可以逐个结合物理规律判断选项:首先回忆做功的两个必要要素,判断重力是否做功;再结合二力平衡的适用条件,判断摩擦力是否一定等于推力;最后利用功的变形公式计算物体的运动距离,就能选出正确答案。首先,重力方向竖直向下,物体沿水平方向运动,竖直方向没有位移,所以重力不可能做功,直接排除A选项。其次,题目仅说明物体沿水平方向做直线运动,没有说明是匀速直线运动,物体不一定受力平衡,所以摩擦力不一定和推力大小相等,排除B选项。最后根据功的公式W=Fs,已知推力F和推力做的功W,就可以算出物体沿推力方向运动的距离,进而判断C、D的对错。
【解析】
解:
1. 判断重力做功情况:
做功需要满足两个条件:对物体有力的作用,且物体在力的方向上通过一段距离。本题中重力方向竖直向下,物体沿水平方向运动,竖直方向位移为0,因此重力做功为0,A选项错误。
2. 判断摩擦力大小:
只有物体做匀速直线运动时,水平方向的推力和摩擦力才是一对平衡力,大小相等。题目仅说明物体沿水平方向做直线运动,未说明运动状态是匀速,因此摩擦力大小不一定等于20N,B选项错误。
3. 计算物体运动的距离:
由功的计算公式$W=Fs$,变形可得物体沿推力方向运动的距离:
$s=\frac{W}{F}=\frac{40\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{N}}=2\ \mathrm{m}$
因此物体一定运动了2m,C选项正确,D选项错误。
【答案】
C
【知识点】
功的计算,做功的必要条件,二力平衡
【点评】
本题的易错点是容易默认物体做匀速直线运动,错误认为摩擦力和推力大小相等,解题时要注意题干给出的条件,不要自行添加“匀速”的隐含条件,同时要明确力和位移方向垂直时,该力不做功。
【难度系数】
0.7
我们可以逐个结合物理规律判断选项:首先回忆做功的两个必要要素,判断重力是否做功;再结合二力平衡的适用条件,判断摩擦力是否一定等于推力;最后利用功的变形公式计算物体的运动距离,就能选出正确答案。首先,重力方向竖直向下,物体沿水平方向运动,竖直方向没有位移,所以重力不可能做功,直接排除A选项。其次,题目仅说明物体沿水平方向做直线运动,没有说明是匀速直线运动,物体不一定受力平衡,所以摩擦力不一定和推力大小相等,排除B选项。最后根据功的公式W=Fs,已知推力F和推力做的功W,就可以算出物体沿推力方向运动的距离,进而判断C、D的对错。
【解析】
解:
1. 判断重力做功情况:
做功需要满足两个条件:对物体有力的作用,且物体在力的方向上通过一段距离。本题中重力方向竖直向下,物体沿水平方向运动,竖直方向位移为0,因此重力做功为0,A选项错误。
2. 判断摩擦力大小:
只有物体做匀速直线运动时,水平方向的推力和摩擦力才是一对平衡力,大小相等。题目仅说明物体沿水平方向做直线运动,未说明运动状态是匀速,因此摩擦力大小不一定等于20N,B选项错误。
3. 计算物体运动的距离:
由功的计算公式$W=Fs$,变形可得物体沿推力方向运动的距离:
$s=\frac{W}{F}=\frac{40\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{N}}=2\ \mathrm{m}$
因此物体一定运动了2m,C选项正确,D选项错误。
【答案】
C
【知识点】
功的计算,做功的必要条件,二力平衡
【点评】
本题的易错点是容易默认物体做匀速直线运动,错误认为摩擦力和推力大小相等,解题时要注意题干给出的条件,不要自行添加“匀速”的隐含条件,同时要明确力和位移方向垂直时,该力不做功。
【难度系数】
0.7
4. 在掷实心球的过程中,小江同学用 90 N 的力将重为 20 N 的实心球投出,实心球在空中划出一条弧线,相关数据如图所示,实心球脱手后在空中飞行过程中,小江对球

不做功
(填“做功”或“不做功”),实心球从最高点到落地的过程中,实心球所受的重力做功56
J。答案
4. 不做功 56 提示:实心球脱手后在空中飞行时,人对球没有力的作用,故对球不做功。实心球从最高点到落地的过程中,下落高度h=2.8 m,实心球的重力做功W=Fs=Gh=20 N×2.8 m=56 J。
解析
【分析】
我们先回忆做功的两个必要条件:一是对物体施加力的作用,二是物体在力的方向上通过一段距离,两个条件缺一不可。首先判断第一空:实心球脱手后,小江的手不再和球接触,对球没有力的作用,不满足做功的条件,因此小江对球不做功。然后计算重力做功时,重力做功的大小只和物体沿重力方向(竖直方向)移动的距离有关,不需要考虑水平方向的运动距离,从题图可知实心球从最高点到落地竖直下落的高度是2.8m,已知球的重力是20N,代入重力做功公式W=Gh就可以算出结果。
【解析】
1. 做功情况判断:实心球脱手后在空中飞行的过程中,小江对实心球没有施加作用力,不满足做功的两个必要因素,因此小江对球不做功。
2. 重力做功计算:实心球从最高点到落地,竖直方向下落的高度h=2.8m,根据重力做功公式W=Gh,代入数据计算:
$W = Gh = 20\mathrm{N} × 2.8\mathrm{m} = 56\mathrm{J}$。
【答案】
不做功;56
【知识点】
做功的判断,重力功计算
【点评】
本题属于力学基础题,重点考查对做功两个必要要素的理解和重力做功的计算,易错点是部分同学会误将水平运动的距离代入重力做功公式,解题时要明确:做功要求力和对应的位移方向匹配,重力做功仅和竖直方向的下落高度有关,与水平运动的距离无关。
【难度系数】
0.8
我们先回忆做功的两个必要条件:一是对物体施加力的作用,二是物体在力的方向上通过一段距离,两个条件缺一不可。首先判断第一空:实心球脱手后,小江的手不再和球接触,对球没有力的作用,不满足做功的条件,因此小江对球不做功。然后计算重力做功时,重力做功的大小只和物体沿重力方向(竖直方向)移动的距离有关,不需要考虑水平方向的运动距离,从题图可知实心球从最高点到落地竖直下落的高度是2.8m,已知球的重力是20N,代入重力做功公式W=Gh就可以算出结果。
【解析】
1. 做功情况判断:实心球脱手后在空中飞行的过程中,小江对实心球没有施加作用力,不满足做功的两个必要因素,因此小江对球不做功。
2. 重力做功计算:实心球从最高点到落地,竖直方向下落的高度h=2.8m,根据重力做功公式W=Gh,代入数据计算:
$W = Gh = 20\mathrm{N} × 2.8\mathrm{m} = 56\mathrm{J}$。
【答案】
不做功;56
【知识点】
做功的判断,重力功计算
【点评】
本题属于力学基础题,重点考查对做功两个必要要素的理解和重力做功的计算,易错点是部分同学会误将水平运动的距离代入重力做功公式,解题时要明确:做功要求力和对应的位移方向匹配,重力做功仅和竖直方向的下落高度有关,与水平运动的距离无关。
【难度系数】
0.8
5. (2025·苏州相城模拟)如图甲所示,铁块重力$G=4\ \mathrm{N}$,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当它在竖直向上的拉力$F=6\ \mathrm{N}$的作用下向上运动时,铁块此时的运动速度$v$与时间$t$的关系图像如图乙所示。铁块受到的摩擦力为

2
N,4 s内拉力$F$做的功为4.8
J。答案
5. 2 4.8 提示:铁块竖直方向上运动时,速度不变,做匀速直线运动,受平衡力的作用,故铁块受到向下的摩擦力$f=F-G=6\ \mathrm{N}-4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。4 s内铁块上升距离$s=vt=0.2\ \mathrm{m/s}×4\ \mathrm{s}=0.8\ \mathrm{m}$,拉力$F$做功$W=Fs=6\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}=4.8\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
首先观察图乙的v-t图像,图像是平行于时间轴的水平直线,说明铁块运动速度保持不变,做匀速直线运动,处于受力平衡状态,竖直方向合力为0。接下来对铁块竖直方向做受力分析:向上的力是拉力F,向下的力分别是铁块的重力G、阻碍铁块向上运动的滑动摩擦力f,根据二力平衡的规律,向上的拉力等于两个向下的力之和,代入数值即可算出摩擦力。计算拉力做功时,先通过匀速直线运动的路程公式s=vt算出4s内铁块向上移动的距离,再代入功的计算公式W=Fs,就能求出拉力做的功。
【解析】
1. 计算铁块受到的摩擦力:
由图乙可知,铁块速度恒定为v=0.2m/s,做匀速直线运动,竖直方向受力平衡。
铁块竖直方向受力:向上的拉力F=6N,向下的重力G=4N,向下的滑动摩擦力f,根据平衡条件可得:
$F = G + f$
代入数值解得:$f=F-G=6\ \mathrm{N}-4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
2. 计算4s内拉力F做的功:
先求4s内铁块向上移动的距离,由匀速直线运动路程公式$s=vt$,代入v=0.2m/s、t=4s得:
$s=vt=0.2\ \mathrm{m/s} × 4\ \mathrm{s}=0.8\ \mathrm{m}$
再代入功的计算公式$W=Fs$,代入F=6N、s=0.8m得:
$W=Fs=6\ \mathrm{N} × 0.8\ \mathrm{m}=4.8\ \mathrm{J}$。
【答案】
2;4.8
【知识点】
二力平衡应用,速度公式,功的计算
【点评】
本题结合v-t图像判断物体运动状态,核心考点是竖直方向的受力分析,需要注意滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反,避免列平衡关系式时出错,后续路程和功的计算都是基础公式应用,整体难度较低。
【难度系数】
0.8
首先观察图乙的v-t图像,图像是平行于时间轴的水平直线,说明铁块运动速度保持不变,做匀速直线运动,处于受力平衡状态,竖直方向合力为0。接下来对铁块竖直方向做受力分析:向上的力是拉力F,向下的力分别是铁块的重力G、阻碍铁块向上运动的滑动摩擦力f,根据二力平衡的规律,向上的拉力等于两个向下的力之和,代入数值即可算出摩擦力。计算拉力做功时,先通过匀速直线运动的路程公式s=vt算出4s内铁块向上移动的距离,再代入功的计算公式W=Fs,就能求出拉力做的功。
【解析】
1. 计算铁块受到的摩擦力:
由图乙可知,铁块速度恒定为v=0.2m/s,做匀速直线运动,竖直方向受力平衡。
铁块竖直方向受力:向上的拉力F=6N,向下的重力G=4N,向下的滑动摩擦力f,根据平衡条件可得:
$F = G + f$
代入数值解得:$f=F-G=6\ \mathrm{N}-4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
2. 计算4s内拉力F做的功:
先求4s内铁块向上移动的距离,由匀速直线运动路程公式$s=vt$,代入v=0.2m/s、t=4s得:
$s=vt=0.2\ \mathrm{m/s} × 4\ \mathrm{s}=0.8\ \mathrm{m}$
再代入功的计算公式$W=Fs$,代入F=6N、s=0.8m得:
$W=Fs=6\ \mathrm{N} × 0.8\ \mathrm{m}=4.8\ \mathrm{J}$。
【答案】
2;4.8
【知识点】
二力平衡应用,速度公式,功的计算
【点评】
本题结合v-t图像判断物体运动状态,核心考点是竖直方向的受力分析,需要注意滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反,避免列平衡关系式时出错,后续路程和功的计算都是基础公式应用,整体难度较低。
【难度系数】
0.8
6. (2025·盐城亭湖模拟)随着AI人工智能时代的到来,越来越多的工作由机器完成,如图甲为某型号快递机器人,整机质量为10 kg,与水平地面的总接触面积为$40\ \mathrm{cm^{2}}$。它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图像如图乙所示。求:($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)

(1)机器人在$0∼10\ \mathrm{s}$内的平均速度。
(2)机器人空载静止时对地面的压强。
(3)此机器人把$2\ \mathrm{kg}$的快递从一楼送到三楼,请你估测此过程中机器人对快递做的功。
(1)机器人在$0∼10\ \mathrm{s}$内的平均速度。
(2)机器人空载静止时对地面的压强。
(3)此机器人把$2\ \mathrm{kg}$的快递从一楼送到三楼,请你估测此过程中机器人对快递做的功。
答案
6. (1) $1.12\ \mathrm{m/s}$ (2) $2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$
(3) $120\ \mathrm{J}$ 提示:(1) $0∼6\ \mathrm{s}$内,$s_1=v_1t_1=1.2\ \mathrm{m/s}×6\ \mathrm{s}=7.2\ \mathrm{m}$,$6∼10\ \mathrm{s}$内,$s_2=v_2t_2=1\ \mathrm{m/s}×4\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{m}$,
$0∼10\ \mathrm{s}$内的平均速度 $v=\frac{s_1+s_2}{t}=\frac{7.2\ \mathrm{m}+4\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=1.12\ \mathrm{m/s}$。(2) 机器人对地面的压力 $F=G=mg=10\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=100\ \mathrm{N}$,对地面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{100\ \mathrm{N}}{40×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。(3) 每层楼高约3 m,机器人对快递做功 $W=G'h=m'gh=2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×3\ \mathrm{m}×2=120\ \mathrm{J}$。
(3) $120\ \mathrm{J}$ 提示:(1) $0∼6\ \mathrm{s}$内,$s_1=v_1t_1=1.2\ \mathrm{m/s}×6\ \mathrm{s}=7.2\ \mathrm{m}$,$6∼10\ \mathrm{s}$内,$s_2=v_2t_2=1\ \mathrm{m/s}×4\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{m}$,
$0∼10\ \mathrm{s}$内的平均速度 $v=\frac{s_1+s_2}{t}=\frac{7.2\ \mathrm{m}+4\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=1.12\ \mathrm{m/s}$。(2) 机器人对地面的压力 $F=G=mg=10\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=100\ \mathrm{N}$,对地面的压强 $p=\frac{F}{S}=\frac{100\ \mathrm{N}}{40×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$。(3) 每层楼高约3 m,机器人对快递做功 $W=G'h=m'gh=2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×3\ \mathrm{m}×2=120\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
首先梳理本题的解题思路:
1. 第一问求0~10s的平均速度,牢记平均速度的定义是总路程除以总时间,不能直接对两段速度取平均值。先从v-t图像读出两段匀速运动的速度和对应时间:0~6s速度为1.2m/s,6~10s速度为1.0m/s,分别用s=vt算出两段的路程,相加得到总路程,再除以总时间10s即可得到平均速度。
2. 第二问求静止时对地面的压强,水平面上物体对地面的压力等于自身重力,先通过G=mg计算机器人的重力得到压力,再将接触面积的单位从cm²换算为m²,代入压强公式p=F/S计算即可。
3. 第三问估算对快递做的功,首先结合生活常识估测楼层高度:普通居民楼每层高度约3m,从一楼到三楼实际上升的是2层楼的高度,即总上升高度约6m,再通过W=Gh=mgh计算克服快递重力做的功即可。
【解析】
(1) 分别计算两段运动的路程:
0~6s内机器人匀速运动,速度$v_1=1.2\ \mathrm{m/s}$,时间$t_1=6\ \mathrm{s}$,这段的路程:
$s_1 = v_1t_1 = 1.2\ \mathrm{m/s} × 6\ \mathrm{s} = 7.2\ \mathrm{m}$
6~10s内机器人匀速运动,速度$v_2=1.0\ \mathrm{m/s}$,时间$t_2=10\ \mathrm{s}-6\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{s}$,这段的路程:
$s_2 = v_2t_2 = 1.0\ \mathrm{m/s} × 4\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{m}$
0~10s内总路程$s = s_1 + s_2 =7.2\ \mathrm{m} +4\ \mathrm{m} =11.2\ \mathrm{m}$
总时间$t=10\ \mathrm{s}$,因此平均速度:
$v = \frac{s}{t} = \frac{11.2\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}} =1.12\ \mathrm{m/s}$
(2) 机器人空载静止在水平地面上,对地面的压力等于自身重力:
$F = G = mg =10\ \mathrm{kg} ×10\ \mathrm{N/kg} =100\ \mathrm{N}$
已知接触面积$S=40\ \mathrm{cm^2}=40×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=4×10^{-3}\ \mathrm{m^2}$
对地面的压强:
$p = \frac{F}{S} = \frac{100\ \mathrm{N}}{4×10^{-3}\ \mathrm{m^2}} = 2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$
(3) 普通楼房每层高度约3m,从一楼到三楼上升的高度$h=2×3\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$
快递的重力$G'=m'g=2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=20\ \mathrm{N}$
机器人对快递做的功:
$W = G'h =20\ \mathrm{N} ×6\ \mathrm{m} =120\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) $1.12\ \mathrm{m/s}$
(2) $2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$
(3) $120\ \mathrm{J}$
【知识点】
平均速度计算,固体压强计算,功的估算
【点评】
本题是力学基础综合题,结合v-t图像考察多个核心知识点,易错点有三处:一是误用两段速度的平均值代替平均速度,忽略平均速度的定义要求总路程除以总时间;二是忘记将接触面积的单位从平方厘米换算为平方米,导致压强计算出错;三是估算高度时误将1楼到3楼的上升高度算为3层楼的高度,得到错误的功的结果。整体难度适中,适合巩固力学基础公式的应用。
【难度系数】
0.7
首先梳理本题的解题思路:
1. 第一问求0~10s的平均速度,牢记平均速度的定义是总路程除以总时间,不能直接对两段速度取平均值。先从v-t图像读出两段匀速运动的速度和对应时间:0~6s速度为1.2m/s,6~10s速度为1.0m/s,分别用s=vt算出两段的路程,相加得到总路程,再除以总时间10s即可得到平均速度。
2. 第二问求静止时对地面的压强,水平面上物体对地面的压力等于自身重力,先通过G=mg计算机器人的重力得到压力,再将接触面积的单位从cm²换算为m²,代入压强公式p=F/S计算即可。
3. 第三问估算对快递做的功,首先结合生活常识估测楼层高度:普通居民楼每层高度约3m,从一楼到三楼实际上升的是2层楼的高度,即总上升高度约6m,再通过W=Gh=mgh计算克服快递重力做的功即可。
【解析】
(1) 分别计算两段运动的路程:
0~6s内机器人匀速运动,速度$v_1=1.2\ \mathrm{m/s}$,时间$t_1=6\ \mathrm{s}$,这段的路程:
$s_1 = v_1t_1 = 1.2\ \mathrm{m/s} × 6\ \mathrm{s} = 7.2\ \mathrm{m}$
6~10s内机器人匀速运动,速度$v_2=1.0\ \mathrm{m/s}$,时间$t_2=10\ \mathrm{s}-6\ \mathrm{s}=4\ \mathrm{s}$,这段的路程:
$s_2 = v_2t_2 = 1.0\ \mathrm{m/s} × 4\ \mathrm{s} = 4\ \mathrm{m}$
0~10s内总路程$s = s_1 + s_2 =7.2\ \mathrm{m} +4\ \mathrm{m} =11.2\ \mathrm{m}$
总时间$t=10\ \mathrm{s}$,因此平均速度:
$v = \frac{s}{t} = \frac{11.2\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}} =1.12\ \mathrm{m/s}$
(2) 机器人空载静止在水平地面上,对地面的压力等于自身重力:
$F = G = mg =10\ \mathrm{kg} ×10\ \mathrm{N/kg} =100\ \mathrm{N}$
已知接触面积$S=40\ \mathrm{cm^2}=40×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=4×10^{-3}\ \mathrm{m^2}$
对地面的压强:
$p = \frac{F}{S} = \frac{100\ \mathrm{N}}{4×10^{-3}\ \mathrm{m^2}} = 2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$
(3) 普通楼房每层高度约3m,从一楼到三楼上升的高度$h=2×3\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$
快递的重力$G'=m'g=2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=20\ \mathrm{N}$
机器人对快递做的功:
$W = G'h =20\ \mathrm{N} ×6\ \mathrm{m} =120\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) $1.12\ \mathrm{m/s}$
(2) $2.5×10^4\ \mathrm{Pa}$
(3) $120\ \mathrm{J}$
【知识点】
平均速度计算,固体压强计算,功的估算
【点评】
本题是力学基础综合题,结合v-t图像考察多个核心知识点,易错点有三处:一是误用两段速度的平均值代替平均速度,忽略平均速度的定义要求总路程除以总时间;二是忘记将接触面积的单位从平方厘米换算为平方米,导致压强计算出错;三是估算高度时误将1楼到3楼的上升高度算为3层楼的高度,得到错误的功的结果。整体难度适中,适合巩固力学基础公式的应用。
【难度系数】
0.7
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