《高中物理4.1势能的变化与机械功每课一练沪科版必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理4.1势能的变化与机械功每课一练沪科版必修2.docx（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、4.1 势能的变化与机械功每课一练 （沪科版必修2）1 .下列说法中正确的是（ ）A. 地面上的物体重力势能一定为零B.质量大的物体重力势能一定大C. 不同的物体中离地面最高的物体重力势能最大D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零解析： 重力势能具有相对性，其数值与零势能面的选取有关，而零势能面的选取是任意的，所以A错误，D正确.在零势能面上，所有物体白势能都为零，所以 B错误.物体的重力势能 还跟质量有关，所以 C错误.答案 : D2. 关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）A. 物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B. 物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大C. 一个
2、物体的重力势能从 5 J 变化到 3 J ，重力势能变大了D.在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零解析： 重力势能具有相对性，其数值与零势能面的选取有关， 位置虽然确定，但物体的重力势能随着零势能面的选取不同，其数值也不同，所以选项A 错误， D 正确 . 物体若在零势能面下方，物体与零势能面距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B 错误 . 重力势能为标量，5 J应小于3J,所以选项C正确.答案 : CD3. 选择不同的水平面作参考平面， 物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量（ ）A. 都具有不同的数值 B.都具有相同的数值C. 前者具有相同数值， 后者具有不同数值
3、D. 前者具有不同数值， 后者具有相同数值解析： 物体的重力势能与参考面有关， 同一物体在同一位置相对不同的参考面， 重力势能的数值不同.物体重力势能的改变量跟参考面无关，选项 D正确.答案 : D4. 下列说法中正确的是（ ）A. 物体上升时，重力做负功，重力势能减少B. 物体下降，重力做正功，重力势能减少C. 物体沿曲面运动，重力做功多少与曲面的形状有关D.重力做的功与重力势能的减少量数值相等解析： 重力对物体做正功时，重力势能减小，且重力势能的减小量应等于重力所做的功 . 所 以选项A错误，B、D正确.重力做功与路径无关，所以选项 C错误.答案 : BD5. 物体在运动过程中克服重力做功
4、为 100 J ，则下列说法中正确的是（ ）A. 物体的重力势能一定增加了 100 J B. 物体的重力势能一定减少了 100 JC. 物体的动能一定增加了 100 JD. 物体的动能一定减少了 100 J解析： 重力做负功，重力势能一定增加，且重力势能的增加量应等于克服重力所做的功 . 所以选项A正确，B错误.物体的动能变化与物体所受合外力所做的功有关，所以选项C、D错误.答案 : A6 .关于重力做功和重力势能变化，下列叙述正确的是（）A.做竖直上抛运动的物体，在上升阶段，重力做负功，重力势能减少B.做竖直上抛运动的物体，重力势能在不断减少C.做平抛运动的物体，重力势能在不断减少D.只要物
5、体高度降低了，重力势能就减少解析：重力做正功时，重力势能减少，重力做负功时，重力势能增大.因此只需要判断重力做正功还是做负功，即可判断出重力势能的变化答案：CD7 .关于弹性势能，下列说法中正确的是()A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能8 .任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关解析：由弹性势能的定义和相关因素进行判断.发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能.物体发生了形变，且是弹性形变，即有弹力作用，是物体具有弹性势能的充分必要条件.弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉
6、伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关.答案：AB8 .如图4-1-8所示，小球质量为m,大小不计，右边圆轨道半径为 R,小千从h=3R处沿斜轨 滑下后，又沿圆轨道滑到最高点 P处，在这一过程中，重力对小球所做的功为 , 小球重力势能减少了 .解析：求重力对小球做的功，直接确定小球在竖直方向上的高度差，重力做正功 mgR则重 力势能就减小mgR. 答案：mgR mgR9 .一根长为2 mr质量为20 kg的均匀细铁棒横卧在水平地面上，人若要将它完全竖立起来， 人对铁棒所做的功不能少于 .解析：将铁棒竖立起来，其重心升高1 m,则重力势能增加 mgh= 200 J,人对铁棒所做的功至少
7、应等于铁棒重力势能的增加量.答案：200 J10 .为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能大小，可以将弹簧固定在一凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图 4-1-9所示，用钢球将弹簧压缩至最短，而后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面.实验时：图 4-1-9.(1)需要测定的物理量有 .(2)计算弹簧压缩最短时弹性势能的关系式是Ep=.解析：小球被弹出后做平抛运动，弹簧被压缩时的弹性势能应等于小球做平抛运动的初动能因此，可以测出小球离地面的竖直高度h、小球落地点的水平距离 s,然后根据平抛运动的 规律求出小球抛出时的初速度，即可求出弹簧被压缩后的弹性势能 答案：(1)小球离地面的竖
8、直高度 h,小球落地点的水平距离 s2mg4h11 .起重机以g的加速度将质量为 m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h,则起重机钢索4的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？ 解析：由题意可知：起重机的加速度a=-9,物体上升高度h,4据牛顿第二定律得 mg-F=ma 所以 F=mg-ma=mgmx g= mg44方向竖直向上.所以拉力做功 WF=FhcosO = 3 mgh4重力做功惟mghcos180 = -mgh即物体克服重力做功为mgh又因为 WG =Ep1-Ep2=-mghWv0, Ep1v52即物体的重力势能增加了mgh.-3答案：-mgh mg
9、h 增加了 mgh412 .如图4-1-10所示，求质量为 m的小球从位置 A运动到位置B的过程中重力所做的功图 4-1-10解析：由于重力做功与通过的路径无关，只决定于物体的重力 mg和物体初末位置的高度差，所以物体由A位置运动到B位置，虽然先运动到地面高度再回到B高度，但初末位置的高度差是H-h,那么重力做的功就是 W mg(H-h).答案：mg (H-h)我综合我发展13 .一质量均匀的不可伸长的绳索(重力不可忽略)，A、B两端固定在天花板上，如图4-1-11所示.今在最低点C施加一竖直向下的力将绳索拉至D点，在此过程中，绳索的重心位置将 ( )图 4-1-11A.逐渐升高B.逐渐降低C
10、.先降低后升高D. 始终不变解析：拉力对绳子做正功，根据动能定理可知，重力必定做负功，重心应逐渐升高答案：A14 .如图4-1-12所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块 2拴接，下端压在桌面(不拴接)，整个系统处于平衡 状态.现施力将物块1缓慢竖直上提，直到下面那个弓t簧的下端刚好脱离桌面.在此过程中,物块2的重力势能增加了 ,物块1的重力势能增加了 .网I物块I.%|物块事由7万荡用于.图 4-1-12解析：设原来两弹簧压缩量分别为X1和X2,由物体受力平衡知mg_(m1 m2)gX1 = ,X 2=k1k2当施力将物块1
11、缓慢上提至下面弹簧刚好脱离桌面时，下面的弹簧恢复原长， 物块2升高的高度h2=X2,所以在此过程中，物块 2的重力势能增加m2(m1 m2) 2A Ep2=mgh2=mgX2=gk2此时，上面的弹簧受到拉伸，设其伸长量为X1,由物块2的平衡条件知,用心爱心专心111 kg的钢索把质量为100 kg的机器 g 取 10 m/s 2)x3k1则物块1在这过程中升高的高度为,m1g (m1 m2)g m2g11h1 =X1 +X2+X1 = 1- + -+ - =(m+m2)( 十)g.k1k2k1k1k2所以，物块1的重力势能增加112A Ep1=mgh1=m(m1+n2)( 一十)g .k1k2
12、-m2(m1m2) 2112答案： - - g m 1(m1+m2)()gk2k1k215 .如图4-1-13所示，矿井深100 m ,用每米质量为 从井底提到井口，至少应该做多少功？(机器可视为质点,图 4-1-13解析：机器被提到井口时，绳子重心升高了50 m,其重力势能增加 0.5X105 J ,机器重力势能增加1.0 X 105 J,因此所做的功应等于绳子和机器重力势能增加量之和，即1.5 X 105 J.答案：1.5X105 J16 .如图4-1-14所示，一物体质量 m= 2 kg ,在倾角。=37的斜面上的 A点以初速度v。=3 m/s下滑.A点距弹簧上的挡板位置 B的距离为AB
13、= 4 m,当物体到达 B后，将弹簧压缩 到C点，最大压缩量为 BG= 0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置D点，D点距A点为AD= 3 m.求：物体跟斜面间的动摩擦因数.(g取10 m/s 2,弹簧及挡板质量不计)图 4-1-14解析：此题看上去似乎很复杂，涉及重力、弹力、摩擦力做功的问题.其实认真分析一下就会发现，在物体从 B-C又返回到B时，弹簧先做负功，又做了相等数量的正功.总功为零,即弹力功为零；而重力做功根据其特点， 只考虑由A到D的高度差即可；摩擦力做功由于与 路径有关，须认真计算物体在全程中的路程.可见，对不同性质的力做功要具体分析，才会既简化问题又避免发生错误 .
14、利用动能定理，对 ZBf C-D全过程列式：W=mgaD)- sin 0 -f(s ae+2sbc+sbd)=0 - mv022f=mgcos。两式联立可解得:尸 25 =0.52.48答案:0.52图17.(经典回放)面积很大的水池，水深为度为水的1/2 ,质量为m.开始时，木块静止, 将木块缓慢地压到池底.不计摩擦.求：4-1-15H,水面上浮着一正方体木块.木块边长为a,密有一半没入水中，如图4-1-15所示.现用力F(1)从木块刚好完全没入水中到停在池底的过程中(2)从开始到木块刚好完全没入水的过程中，力,池水势能的改变量； F所做白勺功.解析：(1)右图中，1和2分别表示木块在刚没入
15、水中时和到达池底时的位置.木块从1位置移到2位置，相当于使同体积的水从 2移到1,所以池水势能的改变量等于这部分水在位置1和在位置2的势能之差.因为木块密度为水的 -,木块的质量为 m,所以与木块同体积的2水的质量为2m.故池水势能的改变量为A E=2mg(H-a).木块刚好完全没入水中(2)因为水池面积很大，可忽略因木块压入水中所引起的水深变化时，右图中原来处于划斜线区域的水被排开，后果等效于使这部分水平铺于水面，这部分水的质量为m,其势能的改变量为A E 水=mgH-mg(H- a)= mga44木块势能的改变量为A Emg(H-a)-mgH= - mga22根据动能定理，力 F所做的功为
16、 W=A E k+AE木=mga.4答案：（1） 2mg（H-a）（2） 1 mga4同步测控我夯基我达标1 .下列说法中正确的是（）A.地面上的物体重力势能一定为零B.质量大的物体重力势能一定大C.不同的物体中离地面最高的物体重力势能最大D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零解析：重力势能具有相对性，其数值与零势能面的选取有关，而零势能面的选取是任意的，所以A错误，D正确.在零势能面上，所有物体白势能都为零，所以B错误.物体的重力势能还跟质量有关，所以 C错误. 答案：D2 .关于重力势能，下列说法中正确的是（）A.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势面的距离
17、越大，它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从 5 J变化到3 J ,重力势能变大了D.在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零解析：重力势能具有相对性，其数值与零势能面的选取有关，位置虽然确定，但物体的重力势能随着零势能面的选取不同，其数值也不同，所以选项A错误，D正确.物体若在零势能面下方，物体与零势能面距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B错误.重力势能为标量，5 J应小于3J,所以选项C正确. 答案：CD3 .选择不同的水平面作参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变 量（）A.都具有不同的数值B.都具有相同的数值C.前者具有相同数值， 后者具有不同数值D.
18、前者具有不同数值， 后者具有相同数值解析：物体的重力势能与参考面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考面，重力势能的数值不同.物体重力势能的改变量跟参考面无关，选项D正确.答案：D4 .下列说法中正确的是（）A.物体上升时，重力做负功，重力势能减少B.物体下降，重力做正功，重力势能减少C.物体沿曲面运动，重力做功多少与曲面的形状有关D.重力做的功与重力势能的减少量数值相等解析：重力对物体做正功时，重力势能减小，且重力势能的减小量应等于重力所做的功.所以选项A错误，B、D正确.重力做功与路径无关，所以选项C错误.答案：BD5.物体在运动过程中克服重力做功为100 J ,则下列说法中正确的是（）A
19、.物体的重力势能一定增加了100 J B.物体的重力势能一定减少了100 JC.物体的动能一定增加了 100 J D.物体的动能一定减少了 100 J解析：重力做负功，重力势能一定增加，且重力势能的增加量应等于克服重力所做的功.所以选项A正确，B错误.物体的动能变化与物体所受合外力所做的功有关，所以选项C、D错误. 答案：A 6.关于重力做功和重力势能变化，下列叙述正确的是（）A.做竖直上抛运动的物体，在上升阶段，重力做负功，重力势能减少 B.做竖直上抛运动的物体，重力势能在不断减少 C.做平抛运动的物体，重力势能在不断减少 D.只要物体高度降低了，重力势能就减少 解析：重力做正功时，重力势能
20、减少，重力做负功时，重力势能增大.因此只需要判断重力做正功还是做负功，即可判断出重力势能的变化答案：CD 7.关于弹性势能，下列说法中正确的是（）A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 解析：由弹性势能的定义和相关因素进行判断.发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能.物体发生了形变，且是弹性形变，即有弹力作用，是物体具有弹性势能的充分必要条件.弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关.
21、答案：AB8 .如图4-1-8所示，小球质量为m,大小不计，右边圆轨道半径为 R,小千从h=3R处沿斜轨 滑下后，又沿圆轨道滑到最高点 P处，在这一过程中，重力对小球所做的功为 , 小球重力势能减少了 .解析：求重力对小球做的功，直接确定小球在竖直方向上的高度差，重力做正功 mgR则重 力势能就减小mgR. 答案：mgR mgR9 .一根长为2 mr质量为20 kg的均匀细铁棒横卧在水平地面上，人若要将它完全竖立起来， 人对铁棒所做的功不能少于 .解析：将铁棒竖立起来，其重心升高1 m,则重力势能增加 mgh= 200 J,人对铁棒所做的功至少应等于铁棒重力势能的增加量.答案：200 J10
22、.为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能大小，可以将弹簧固定在一凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图 4-1-9所示，用钢球将弹簧压缩至最短，而后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面.实验时：图 4-1-9.(1)需要测定的物理量有 .(2)计算弹簧压缩最短时弹性势能的关系式是Ep=.解析：小球被弹出后做平抛运动，弹簧被压缩时的弹性势能应等于小球做平抛运动的初动能因此，可以测出小球离地面的竖直高度h、小球落地点的水平距离s,然后根据平抛运动的规律求出小球抛出时的初速度，即可求出弹簧被压缩后的弹性势能答案：(1)小球离地面的竖直高度h,小球落地点的水平距离 s2mg4h11.起重机
23、以g的加速度将质量为 m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度 h,则起重机钢索 4的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少？解析：由题意可知：起重机的加速度a=-9,物体上升高度h,4据牛顿第二定律得 mg-F=ma 所以 F=mg-ma=mcmix g= mg44方向竖直向上.所以拉力做功 WF=FhcosO = 3 mgh4重力做功惟mghcos180 = -mgh即物体克服重力做功为 mgh又因为 WG =Ep1-Ep2=-mghWv0, Ep1v52即物体的重力势能增加了mgh.一3，一答案：-mgh mgh 增加了 mgh412 .如图4-1-10所示，
24、求质量为 m的小球从位置 A运动到位置B的过程中重力所做的功.图 4-1-10解析：由于重力做功与通过的路径无关，只决定于物体的重力 mg和物体初末位置的高度差，所以物体由A位置运动到B位置，虽然先运动到地面高度再回到B高度，但初末位置的高度差是H-h,那么重力做的功就是 W mg(H-h).答案：mg (H-h)我综合我发展13 .一质量均匀的不可伸长的绳索(重力不可忽略)，A、B两端固定在天花板上， 如图4-1-11所示.今在最低点C施加一竖直向下的力将绳索拉至 D点，在此过程中，绳索的重心位置将 ( )A.逐渐升高B. 逐渐降低 C. 先降低后升高 D.始终不变解析：拉力对绳子做正功，根
25、据动能定理可知，重力必定做负功，重心应逐渐升高答案：A 14.如图4-1-12所示，劲度系数为ki的轻质弹簧两端分别与质量为m、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块 2拴接，下端压在桌面(不拴接)，整个系统处于平衡 状态.现施力将物块1缓慢竖直上提，直到下面那个弓t簧的下端刚好脱离桌面.在此过程中，物块2的重力势能增加了 ,物块1的重力势能增加了 .鹏物块2/.Iff 每而图 4-1-12解析：设原来两弹簧压缩量分别为X1和X2,由物体受力平衡知mg _(m mh)g X1,X 2k2当施力将物块1缓慢上提至下面弹簧刚好脱离桌面时，高度h2=X2,所以在此过程中，物块 2的
26、重力势能增加卜面的弹簧恢复原长， 物块2升高的m2(m1m2) 2A Ep2=m2gh2=m2gX2=gk2此时，上面的弹簧受到拉伸，设其伸长量为X1，由物块2的平衡条件知,x3k1则物块1在这过程中升高的高度为, m1g (m1 m2)g m2g ,、， 11h1 =X1 +X2+X1 = + + =(m+m2)( 一 十)g.k1k2k1k1k2所以，物块1的重力势能增加112A Ep1=mgh1=m(m1+m2)( 一十)g .答案. m2(m1 m2)k2k1k2211g m 1(m1+m2)( )gk1k215.如图4-1-13所示，矿井深100 m ,用每米质量为1 kg的钢索把质
27、量为100 kg的机器g 取 10 m/s 2)从井底提到井口，至少应该做多少功？（机器可视为质点,图 4-1-13解析：机器被提到井口时，绳子重心升高了50 m,其重力势能增加 0.5 X105 J ,机器重力势能增加1.0 X 105 J,因此所做的功应等于绳子和机器重力势能增加量之和，即1.5 X 105 J.答案：1.5X105 J16 .如图4-1-14所示，一物体质量 m= 2 kg ,在倾角。=37的斜面上的 A点以初速度v。 =3 m/s下滑.A点距弹簧上的挡板位置B的距离为A2 4 m,当物体到达 B后，将弹簧压缩到C点，最大压缩量为 BG= 0.2 m,然后物体又被弹簧弹上
28、去，弹到最高位置D点，D点距A点为AD= 3 m.求：物体跟斜面间的动摩擦因数.（g取10 m/s 2,弹簧及挡板质量不计）图 4-1-14解析：此题看上去似乎很复杂，涉及重力、弹力、摩擦力做功的问题.其实认真分析一下就会发现，在物体从 B-C又返回到B时，弹簧先做负功，又做了相等数量的正功.总功为零,即弹力功为零；而重力做功根据其特点， 只考虑由A到D的高度差即可；摩擦力做功由于与 路径有关，须认真计算物体在全程中的路程.可见，对不同性质的力做功要具体分析，才会既简化问题又避免发生错误 .利用动能定理，对 ZB-C-D全过程列式：W=mgaD)- sin 0 -f(s ae+2sbc+sbd
29、)=0 - mv022f=mgcos025两式联立可解得： = 0.52.48答案:0.52图 4-1-1517 .（经典回放）面积很大的水池，水深为H,水面上浮着一正方体木块 .木块边长为a,密度为水的1/2,质量为m.开始时，木块静止，有一半没入水中，如图 4-1-15所示.现用力F 将木块缓慢地压到池底.不计摩擦.求：（1）从木块刚好完全没入水中到停在池底的过程中，池水势能的改变量；（2）从开始到木块刚好完全没入水的过程中，力F所做白功.解析：(1)右图中，1和2分别表示木块在刚没入水中时和到达池底时的位置.木块从1位置移到2位置，相当于使同体积的水从 2移到1,所以池水势能的改变量等于这部分水在位置1和在位置2的势能之差.因为木块密度为水的 -,木块的质量为 m,所以与木块同体积的2水的质量为2m.故池水势能的改变量为A E=2mg(H-a).(2)因为水池面积很大，可忽略因木块压入水中所引起的水深变化.木块刚好完全没入水中时，右图中原来处于划斜线区域的水被排开，后果等效于使这部分水平铺于水面，这部分水的质量为m,其势能的改变量为A E 水=mgH-mg(H- a)= mga44木块势能的改变量为 A E=mg(H-a)-mgH= - mga根据动能定理，力 F所做的功为 W=A E/k+AE木=mga.4答案：(1) 2mg(H-a)(2) mga4