《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

3.（2024·江苏盐城高三检测）质量为m的物体以初速度$v_{0}$沿水平面向左开始运动，起始点A与一水平放置的轻弹簧O端相距s，轻弹簧的另一端固定在竖直墙上，如图5所示，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，重力加速度为g，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力所做的功为 （ ）

A.$\frac{1}{2}mv_{0}^{2}-\mu mg(s + x)$
B.$\frac{1}{2}mv_{0}^{2}-\mu mgx$
C.$\mu mg(s + x)-\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
D.$-\mu mg(s + x)$

答案： 跟踪训练
3.C [对物体由动能定理可得$W_{弹}-\mu mg(s + x)=0-\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$，解得$W_{弹}=\mu mg(s + x)-\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$，故C正确。]

例3 一质量为4 kg的物体，在粗糙的水平面上受水平恒定的拉力F作用做匀速直线运动。物体运动一段时间后拉力逐渐减小，当拉力减小到零时，物体刚好停止运动。如图6所示为拉力F随位移x变化的关系图像，重力加速度大小取10 m/s²，则可以求得 （ ）

A.物体做匀速直线运动的速度为4 m/s
B.整个过程拉力对物体所做的功为4 J
C.整个过程摩擦力对物体所做的功为-8 J
D.整个过程合外力对物体所做的功为-4 J

答案： 例3 D [$F - x$图线与横轴所围区域的面积表示拉力对物体所做的功，所以$W_{F}=\frac{(2 + 4)\times4}{2}J = 12J$，故B错误；0～2m阶段，根据平衡条件可得$F = F_{f}=4N$，所以整个过程中摩擦力对物体做的功为$W_{f}=-F_{f}x=-4\times4J=-16J$，故C错误；整个过程中合外力所做的功为$W_{合}=W_{F}+W_{f}=12J+(-16J)=-4J$，故D正确；根据动能定理可得$W_{合}=0-\frac{1}{2}mv_{0}^{2}$，解得$v_{0}=\sqrt{2}m/s$，故A错误。]