【同步測試】《勢能》同步練習5【高中物理必修2】

《勢能》同步練習知識點一重力做功的特點圖4－3－121．如圖4－3－12所示，在豎直平面內(nèi)，將一物體沿三種不同的圖4－3－12路徑自A移動至B.已知路徑①表示沿直線移動，路徑②表示沿曲線移動，路徑③表示沿折線A→C→B移動，重力所做的功分別記為W1、W2、W3，則()．A．W1＝W2＝W3 B．W1<W2<W3C．W1>W2>W3 D．W1＝W3<W2解析根據(jù)重力做功特點，重力做功與路徑無關(guān)，由初、末狀態(tài)的高度差決定，所以W1＝W2＝W3，A項正確．答案A2．在高處的某一點將兩個重力相同的小球以相同速率v0分別豎直上拋和豎直下拋，下列結(jié)論正確的是(不計空氣阻力)()．A．從拋出到剛著地，重力對兩球所做的功相等B．從拋出到剛著地，重力分別對兩球做的功都是正功C．從拋出到剛著地，重力對兩球的平均功率相等D．兩球剛著地時，重力的瞬時功率相等解析重力做功只取決于初、末位置的高度差，與路徑和運動狀態(tài)無關(guān)．由W＝mgh得出重力做功只由重力和高度的變化決定，故A、B項正確．由于豎直上拋比豎直下拋的運動時間長，由P＝eq\f(W,t)，知P上<P下，故C項錯誤．由運動學公式得出落地時速度相同，其瞬時功率P＝mgv，則相同，故D項正確．答案ABD知識點二重力勢能3．有關(guān)重力勢能的變化，下列說法中正確的是()．A．物體受拉力和重力作用向上運動，拉力做功是1J，但物體重力勢能的增加量有可能不是1JB．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或斜拋，落到地面上時，物體重力勢能的變化是相同的C．從同一高度落下的物體到達地面，考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的情況下重力勢能的減少量是相同的D．物體運動中重力做功是－1J，但物體重力勢能的變化量不是1J解析據(jù)重力做功特點與經(jīng)過路徑無關(guān)，與是否受其他力無關(guān)，只取決于始末位置的高度差，再根據(jù)重力做功等于重力勢能的減少量可知B、C對，D錯．對于A選項，當物體加速運動時克服重力做功少于1J，重力勢能增加少于1J，物體減速運動時克服重力做功即重力勢能增加量大于1J，只有物體勻速向上運動時，克服重力做功重力勢能增加量才是1J，A對．答案ABC4．關(guān)于重力勢能，以下說法中正確的是()．A．某個物體處于某個位置，重力勢能的大小是唯一確定的B．重力勢能為0的物體，不可能對別的物體做功C．物體做勻速直線運動時，重力勢能一定不變D．只要重力做功，重力勢能一定變化解析由重力勢能的表達式Ep＝mgh可知，由于高度h具有相對性，重力勢能的大小也具有相對性，即處于某個位置的某個物體，在選擇不同的參考平面時，重力勢能的大小是不同的．重力勢能的大小具有相對性，其大小與參考平面的選取有關(guān)，所以重力勢能為0的物體，是指物體處于參考平面上，并不能表明物體不具有做功的本領(lǐng)．如在地面上流動的一薄層水，若取地面為參考平面，則其重力勢能為0，但當這些水流向更低處時仍可對別的物體做功．物體的重力勢能是由物體的重力和物體的高度共同決定的，只要物體的高度發(fā)生變化，物體的重力勢能就一定發(fā)生變化．例如，當物體沿斜面勻速下滑時，高度減小，重力勢能將減?。亓Φ姆较蚩偸秦Q直向下的，重力做功時物體的高度肯定發(fā)生變化，重力勢能也一定發(fā)生變化．可見，正確選項為D.答案D5．如圖4－3－13所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為0，則小球落到地面前瞬間的重力勢能為()．圖4－3－13A．mgh圖4－3－13C．mg(H＋h) D．－mgh解析重力勢能的大小是相對參考平面而言的，參考平面選擇不同，物體的高度不同，重力勢能的大小則不同．據(jù)題意知已選定桌面為參考平面，則小球在最高點時的高度為H，小球在桌面的高度為零，小球在地面時的高度為－h(huán)，所以小球落到地面時，它的重力勢能為Ep＝－mgh.答案D知識點三彈性勢能6．關(guān)于彈簧的彈性勢能，下列說法正確的是()．A．彈簧的彈性勢能跟拉伸(或壓縮)的長度有關(guān)B．彈簧的彈性勢能跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)C．同一彈簧，在彈性限度內(nèi)，形變量越大，彈性勢能越大D．彈性勢能的大小跟使彈簧發(fā)生形變的物體有關(guān)解析由彈性勢能的表達式Ep＝eq\f(1,2)kx2可知，彈性勢能Ep與彈簧拉伸(或壓縮)的長度有關(guān)，A選項正確．Ep的大小還與k有關(guān)，B選項正確．在彈性限度內(nèi)，Ep的大小還與x有關(guān)，x越大，Ep越大，C正確．彈簧的彈性勢能是由彈簧的勁度系數(shù)k和形變量x決定的，與使彈簧發(fā)生形變的物體無關(guān)．答案ABC7．如圖4－3－14所示，質(zhì)量為m的物體靜止在水平地面上，物體上面連一根輕質(zhì)彈簧，用手拉著彈簧上端將物體緩慢提高h，則人做的功()．圖4－3－14A．等于mgh B圖4－3－14C．小于mgh D．無法確定解析手拉著彈簧向上運動著，物體提高h時，由于彈簧要伸長，因而不僅是物體重力勢能增加了mgh，彈性勢能也增加了，因此人做的功一定大于mgh，人手對彈簧作用力的作用點位移一定大于h.W＝ΔEp＋ΔEp′，人做功時消耗了人體內(nèi)的化學能轉(zhuǎn)化為物體的重力勢能及彈簧的彈性勢能．ΔEp＝mgh，ΔEp′>0.所以W>mgh.答案B8．一物體從某一高度自由落下，落在直立于地面的輕彈簧上，如圖圖4－3－154－3－15所示，在A點，物體開始與彈簧接觸，到B點時，物體速度為零，然后被彈回．下列說法中正確的是圖4－3－15A．物體從A下降到B的過程中，動能不斷變小，重力勢能不斷增大B．物體從B上升到A的過程中，動能不斷變小，重力勢能不斷增大C．物體從A下降到B以及從B上升到A的過程中，速率都是先增大，后減??；從A到B重力勢能減小，從B到A重力勢能增加D．物體在B點時所受合力最大，彈性勢能最大解析物體從A下降到B的過程中，重力做正功，彈力做負功，因此重力勢能不斷減小，彈性勢能不斷增大．在A、B中間有一點C，重力和彈力相等，物體的速度最大，即從A到C，物體向下的合力逐漸減小為零，向下的加速度也逐漸減小為零，因此物體到達C點時的速度最大；從C到B時，物體向上的合力逐漸增大，向上的加速度逐漸增大，物體向下做減速運動，在B點時，向上的合力最大，加速度值最大(利用機械能守恒可以證明，此時aB>g)，速度為零．物體從B到A上升過程中，重力做負功、彈力做正功，因此重力勢能不斷增加，彈性勢能不斷減小，物體從B到C的過程中，合力和加速度均向上但逐漸減小，因此物體的速度逐漸增加，在C點合力為零，加速度為零，速度達到最大；物體從C到A的過程向下的合力逐漸增大，最后等于重力，向下的加速度也逐漸增大，最后等于重力加速度g，因此物體做向上的減速運動．答案CD9．如圖4－3－16所示，桿中點有一轉(zhuǎn)軸O，兩端分別固定質(zhì)量為2m、m的小球a和b，當桿從水平位置逆時針轉(zhuǎn)到豎直位置時，小球a和b圖4－3－16解析重力對小球a做的功為W1圖4－3－16重力對小球b做的功為W2＝－mgL則重力對由a、b組成的系統(tǒng)所做的總功為：WG＝W1＋W2＝2mgL＋(－mgL)＝mgL.因為WG>0，所以系統(tǒng)的重力勢能減少，且減少了mgL.答案小球a和b構(gòu)成的系統(tǒng)重力勢能減少，且減少了mgL.10．如圖4－3－17所示，有一條長為L的均勻金屬鏈條，一半長度圖4－3－17在光滑斜面上，斜面傾角為圖4－3－17(1)開始時和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時重力勢能各是多大？(2)此過程中重力勢能減少了多少？解析(1)以斜面最高點為重力勢能零點，設(shè)長為L的鏈條質(zhì)量為m.開始時，左邊一半鏈條重力勢能為Ep1＝－eq\f(m,2)g·eq\f(L,4)sinθ，右邊一半的重力勢能為Ep2＝－eq\f(mg,2)·eq\f(L,4)，左右兩部分總的重力勢能為Ep＝Ep1＋Ep2＝－eq\f(1,8)mgL·(1＋sinθ)，最后鏈條從右側(cè)剛好全部滑出時，重力勢能Ep′＝－eq\f(1,2)mgL.(2)重力勢能減少了ΔEp減＝Ep－Ep′＝eq\f(1,8)mgL·(3－sinθ)．答案(1)－eq\f(1,8)mgL·(1＋sinθ)－eq\f(1,2)mgL(2)eq\f(1,8)mgL·(3－sinθ)11．起重機以eq\f(g,4)的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做的功為多少？物體的重力勢能變化了多少？(空氣阻力不計)解析由物體運動的加速度，據(jù)牛頓第二定律可確定物體所受的合力及鋼索對物體的拉力，再由功的定義式及重力做功與重力勢能的變化關(guān)系求解．由題意可知起重機的加速度a＝eq\f(g,4)，物體上升高度h.據(jù)牛頓第二定律得mg－F＝maF＝mg－ma＝mg－m×eq\f(1,4)g＝eq\f(3,4)mg方向豎直向上．所以拉力做功WF＝Fhcos0°＝eq\f(3,4)mgh重力做功WG＝mghcos180°＝－mgh即物體克服重力做功為mgh又因為WG＝Ep1－Ep2＝－mgh所以WG<0，Ep1<Ep2，即物體重力勢能增加了mgh.答案eq\f(3,4)mghmgh增加了mgh12．質(zhì)量為m的小木球從離水面高度為h處由靜止釋放，落入水中后，在水中運動的最大深度是h′，最終木球停在水面上．若木球在水中運動時，受到的阻力恒為f，求：(1)木球釋放后的全部運動過程重力做的功是多少，它的重力勢能變化了多少？(2)全過程中水對木球的浮力做了多少功？(3)分析木球的運動情況，根據(jù)你現(xiàn)有的知識能否求出水的阻力f對木球做的總功？若能，請簡要說明思路．解析(1)因為重力做功與路徑無關(guān)，只與過程初、末狀態(tài)的高度有關(guān)，所以全過程盡管木球在水下做了許多往復(fù)運動，但所做的功由h的大小決定，即WG＝mgh.木球的重力勢能減少了mgh.(2)水對木球的浮力是一個恒力，全過程木球在浮力作用下發(fā)生的位移是零，所以水的浮力做的功是零，或者從球在水中的每一個往復(fù)過程研究浮力對木球做的功：木球在水中下落時，浮力做負功，在水中上浮時浮力做等量的正功，所以木球的每一次往復(fù)運動，水的浮力對它做的功都為零，全部往復(fù)運動過程中，浮力做功也為零．(3)木球先是在空中自由下落，進入水中后由于阻力(包括浮