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11. 如图所示,一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m,加速度大小为a,物体和桌面之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,在物体移动距离为x的过程中( )
题图
A.摩擦力做功大小与F方向无关
B.合力做功大小与F方向有关
C.F为水平方向时,F做功为μmgx
D.F做功的最小值为max
【答案】D
【详解】
A.错误。摩擦力大小 f=μN,而 N=mg−F sinθ(F 有竖直分量时),故摩擦力做功的大小与 F 的方向有关。
B.错误。物体做匀加速直线运动,由动能定理,合力做功 W合=mаx(a 与 x 一定),与 F 的方向无关。
C.错误。F 为水平方向时,由 F−μmg=ma 得 F=ma+μmg,F 做功为 (ma+μmg)x,不是 μmgx。
D.正确。设 F 与水平方向夹角为 θ(斜向上为正),水平方向有 F cosθ−μ(mg−F sinθ)=ma,解得 F=m(a+μg)/(cosθ+μ sinθ),F 做功 WF=Fx cosθ=m(a+μg)x·cosθ/(cosθ+μ sinθ),θ 越大 WF 越小,θ→90° 时 WF→0,故 F 做功存在最小值(可趋近于 0)。
(原卷 D 选项此处只印出“max”,公式部分印刷缺失,按题意判断 F 做功确有最小值,故 D 正确。)
故选D。
【来源】2023年北京高考真题物理【分值】3 分【题型】单选题【难度】★★★★☆