高中物理必修2：4.1《势能的变化与机械功》同步练习(沪科版)

▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚=^_^=成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌▃▄▅▆▇██■▓点亮心灯~~~///(^v^)\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓4.1势能的变化与机械功同步练习（沪科版必修2）1．下面有关重力势能的说法正确的是()A．举得越高的物体，具有的重力势能就越大B．质量越大的物体，具有的重力势能就越大C．物体的重力势能可能小于零D．物体的重力势能不可能为零解析：选C.物体的重力势能Ep＝mgh，h是到零势能参考平面的距离．举得越高的物体，具有的重力势能不一定越大，质量越大的物体具有重力势能也不一定越大，所以A、B均错．当物体在参考平面上时，该物体的重力势能就为零；在参考平面以下时重力势能就小于零，所以C正确，D错．2．关于重力势能和弹性势能，下列说法正确的是()A．重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C．重力势能和弹性势能都是相对的D．重力势能和弹性势能都是状态能解析：选ACD.重力势能是地球和物体共有的，弹性势能是发生弹性形变的物体具有的能．故A正确；重力势能和弹性势能都是相对的，故B错，C正确；势能都对应于物体的某一状态，故D正确．3.图4－1－3如图4－1－3所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为()A．mghB．mgHC．mg(h＋H)D．－mgh解析：选D.重力势能的大小是相对参考平面而言的，参考平面选择不同，物体的高度不同，重力势能的大小则不同．据题意知已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在桌面的高度为零，小球在地面时的高度为－h，所以小球落到地面上时，它的重力势能为Ep＝－mgh.4.图4－1－4如图4－1－4所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是()A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等C．弹簧的弹力做正功，弹性势能减小D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加解析：选BD.由功的计算公式W＝Fscosθ知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力F＝ks，所以A不正确．弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的位移做的功多，故B正确．物体压缩弹簧▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚=^_^=成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌▃▄▅▆▇██■▓点亮心灯~~~///(^v^)\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹簧的压缩量增大，弹性势能增大，故C错误，D正确．5．世界著名撑竿跳高运动员乌克兰名将布勃卡身高1.83m，体重82kg，他曾35次打破撑竿跳高世界纪录，目前仍保持着6.14m的室内世界纪录．请你探究以下两个问题：(1)他跳过6.14m时，至少克服重力做多少功？(2)他的重力势能改变了多少？解析：(1)WG＝－mgh＝－82×10×6.14－1.832J≈－4285J，即克服重力做功为4285J.(2)根据重力做功与重力势能变化的关系可知，他的重力势能增加了4285J.答案：(1)4285J(2)增加了4285J一、选择题1．下列关于重力势能的说法，正确的是()A．重力势能等于零的物体，不能对别的物体做功B．重力势能是地球和物体共有的，而不是物体单独具有的C．在同一高度的质量相同的物体，虽然参考平面选取不同，但重力势能一定相等D．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零解析：选B.重力势能是由物体和地球的相对位置决定的能，由地球和物体所共有，故选项B正确；由于重力势能具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，所以重力势能等于零并不等于没有对外做功的本领，只是表明物体的重心位于参考平面上，故选项A、C错误；只有选地面为参考平面时，地面上的物体重力势能才等于零，故选项D错误．图4－1－52．若物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B，如图4－1－5所示，则重力所做的功为()A．沿路径Ⅰ重力做功较大B．沿路径Ⅱ重力做功较大C．沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大D．条件不足，不能判断解析：选C.重力做功的特点：只与高度差有关，与路径无关．3．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：选AB.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．所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变．物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能．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．4.图4－1－6某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图4－1－6所示，则下列说法正确的是()▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚=^_^=成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌▃▄▅▆▇██■▓点亮心灯~~~///(^v^)\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功C．从A到B重力做功mg(H＋h)D．从A到B重力做功mgH解析：选D.重力做功与经过路径无关，与是否受其他力也无关，只与始末位置有关，由WG＝mgΔh可知D对，A、B、C错．5．一实心正方体铁块与一实心正方体木块质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是()A．铁块的重力势能大于木块的重力势能B．铁块的重力势能等于木块的重力势能C．铁块的重力势能小于木块的重力势能D．上述三种情况都有可能解析：选C.由于铁块和木块的密度不同，所以，质量相等的铁块和木块，木块的体积较大，放在同一水平地面上时，木块的重心高，因此，木块的重力势能较大．6．如图4－1－7图4－1－7所示，两个质量相等的物体从同一高度沿倾角不同的斜面加速下滑，α1α2，且第一个斜面光滑，第二个斜面粗糙．由顶端滑到底端的过程中，重力对物体做的功分别为W1和W2，重力势能的变化量分别为ΔEp1和ΔEp2，则()A．W1＝W2B．W1W2C．ΔEp1ΔEp2D．ΔEp1ΔEp2解析：选A.两物体的质量相等，重力相同．初、末位置的高度差相同，所以重力做功相等，重力势能的改变量也相等，故A正确．7.图4－1－8如图4－1－8所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧处于原长，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H，则物体重力势能的增加量为()A．MgHB．MgH＋Mg2kC．MgH－Mg2kD．MgH－Mgk解析：选C.物体离开地面时，弹簧伸长x＝Mgk重物上升的高度h＝H－x重力势能增加量Ep＝Mgh＝MgH－Mg2k所以正确答案为C.8．利用超导材料和科学技术可以实现磁悬浮．若磁悬浮列车的质量为20t，因磁场间的相互▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚=^_^=成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌▃▄▅▆▇██■▓点亮心灯~~~///(^v^)\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓作用而浮起的高度为100mm，则该过程中磁悬浮列车增加的重力势能是(g取10m/s2)()A．20JB．200JC．2×104JD．2×107J解析：选C.Δh＝100mm＝0.1m，所以ΔEp＝mgΔh＝20×103×10×0.1J＝2×104J.9.图4－1－9用拉力T将一个重为5N的物体匀速升高3m，如图4－1－9所示，在这个过程中，下列说法正确的是()A．物体的重力做了15J的功B．拉力T对物体做了15J的功C．物体的重力势能增加了15JD．合力对物体做的功是15J解析：选BC.物体上升，重力做负功，WG＝－mgh＝－5×3J＝－15J，选项A错误；因为物体匀速上升，所以拉力T＝G＝5N，则拉力做功WT＝Th＝5×3J＝15J，选项B正确；因物体克服重力做功15J，故物体重力势能增加15J，选项C正确；因为物体匀速上升，合力为零，则合力不做功，选项D错误．10.图4－1－10如图4－1－10所示，将横截面积为S的玻璃管弯成连通器，放在水平桌面上，左、右管处在竖直状态，先关闭阀门K，往左、右管中分别注入高度为h1和h2、密度为ρ的液体，然后打开阀门K，直到液体静止．在上述过程中，液体的重力势能减少了()A．ρgS(h1－h2)B.12ρgS(h1－h2)2C.14ρgS(h1－h2)2D.14ρgS(h1－h2)解析：选C.打开阀门K后，左管中的液体流向右管，直到两管液面相平，相当于把左管中高为h2－h12的液体“搬”到右管中，其重心下降的高度为h2－h12，所以该过程中，液体重力势能的减少量为ΔEp＝ρgSh2－h12·h2－h12＝14ρgS(h2－h1)2.二、非选择题11.▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚=^_^=成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌▃▄▅▆▇██■▓点亮心灯~~~///(^v^)\\\~~~照亮人生▃▄▅▆▇██■▓图4－1－11在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0kg的木块相连．若在木块上再作用一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动0.10m，力F做功2.5J．此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50N，如图4－1－11所示，求：(1)在木块下移0.10m的过程中弹性势能的增加量；(2)弹簧的劲度系数．解析：(1)木块下移0.10m过程中，F与重力的合力等于弹簧弹力，所以力F和重力做功等于弹簧弹性势能的增加量，故弹性势能的增加量为ΔEp＝WF＋mgh＝(2.5＋2.0×10×0.10)J＝4.5J.(2)由平衡条件得，木块再次处于平衡时F＝kh，所以劲度系数k＝Fh＝500.10N/m＝500N/m.答案：(1)4.5J(2)500N/m12．在离地面高80m处无初速度释放一小球，小球质量为m＝200g，不计空气阻力，g取10m/s2,取最高点所在水平面为参考平面．求：(1)在第2s末小球的重力势能；(2)在第3s内重力所做的功和重力势能的变化量．解析：(1)在第2s末小球的高度：h＝－12gt2＝－12×10×22m＝－20m，重力势能Ep＝mgh＝0.2×10×(－20)J＝－40J，Ep0说明了小球在参考平面的下方．(2)在第3s末小球的高度：h′＝－12gt′2＝－12×10×32m＝－45m，第3s内重力做的功W＝mg(h－h′)＝0.2×10×(－20＋45)J＝50J，则小球的重力势能减少了50J.答案：(1)－40J(2)50J减少了50J