【備課】高中物理教科2019版必修2課時素養(yǎng)評價：4.4 勢能習(xí)題

課時素養(yǎng)評價15勢能A組合格性考試練1．質(zhì)量為m＝500g，靜止于地面1位置的足球被球員踢出后落到地面3的位置，在空中達(dá)到的最高點2的高度為h＝3m．如圖所示，如果球員踢球過程中空氣阻力不計，以地面為參考平面時，則足球在最高點2時的重力勢能是()A．15JB．20JC．500JD．1500J2．如圖所示，“天津之眼”摩天輪直徑為110米，輪外裝掛48個360度透明座艙，每個座艙可乘坐8個人，可同時供384個人觀光．假設(shè)某一游客質(zhì)量為m，游客到圓心的距離為R，重力加速度為g，摩天輪轉(zhuǎn)動角速度為ω，游客從最低點開始計時，以最低點為重力勢能的零點，則經(jīng)過時間t，游客重力勢能隨時間的變化關(guān)系式為()A．Ep＝mgR(1－cosωt)B．Ep＝mgR(1＋cosωt)C．Ep＝mgR(1－sinωt)D．Ep＝mgR(1＋sinωt)3．一個質(zhì)量為100g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度．取g＝10m/s2，則整個過程中()A．重力做功為1.8JB．重力做功為－0.55JC．物體的重力勢能一定減少了0.55JD．物體的重力勢能一定增加了1.25J4．如今高層居民小區(qū)越來越多，家住高層，窗外“風(fēng)光無限”，可電梯房雖好，就是怕停電，要是電梯停運(yùn)了，給高層住戶的生活帶來很多不便．家住10樓的李同學(xué)某次停電時步行從一樓走樓梯回家，已知該同學(xué)質(zhì)量為50kg，每層樓的高度為3m，g＝10m/s2，則該同學(xué)在這個過程中()A．重力做正功B．樓梯的支持力做負(fù)功C．重力勢能增加1.35×104JD．重力勢能增加1.5×105J5．如圖所示，一條長為1m、質(zhì)量為10kg的鐵鏈放在水平地面上，現(xiàn)提起鐵鏈的一端直到鐵鏈的另一端剛好離開地面．重力加速度g＝10m/s2.則該過程中鐵鏈重力勢能的變化量為()A．100JB．－100JC．50JD．－50J6．2021年7月30日，東京奧運(yùn)會女子蹦床決賽，朱雪瑩以56.635分奪得金牌．在做蹦床運(yùn)動時，由高處自由落下，從朱雪瑩雙腳接觸蹦床開始到最低點的過程中，關(guān)于蹦床的彈性勢能、運(yùn)動員的重力勢能的變化情況，下列說法正確的是()A．增大、增大B．增大、減小C．減小、增大D．減小、減小7．“神舟十二號”宇航員順利返回地球后，又經(jīng)過了兩個星期左右的恢復(fù)鍛煉，才逐漸適應(yīng)地球的重力環(huán)境．如圖所示，重物A質(zhì)量為m，置于水平地面上．一根輕質(zhì)彈簧，原長為L，勁度系數(shù)為k，下端與物體A相連接．宇航員恢復(fù)鍛煉時現(xiàn)將彈簧(初始為原長)上端點P緩慢地豎直提起一段高度使重物A離開地面．已知上端點P向上移動的高度為h，則這時重物具有的重力勢能為(以地面為零勢能面)()A．mg(h－L－eq\f(mg,k))B．mg(L－k)C．mg(h－eq\f(mg,k))D．mg(h－L＋eq\f(mg,k))8．眾所周知，游樂場中的滑滑梯是小朋友最喜歡的游戲之一．如圖即為游樂場中滑梯的結(jié)構(gòu)示意圖，AB為固定在豎直平面內(nèi)的eq\f(1,4)光滑圓弧滑道，其半徑為R＝1.8m，軌道的B點與水平地面相切．質(zhì)量為m＝20kg的小孩由A點靜止滑下．(1)以地面為零勢能面，小孩在A點的重力勢能多大？(2)求小孩滑到最低點B時的速度v.B組選擇性考試練9.如圖所示，ACP和BDP是豎直平面內(nèi)兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，A、P、B三點位于同一水平面上，C和D分別為兩軌道的最低點，將兩個質(zhì)量相同的小球分別從A和B兩處同時無初速度釋放，則()A．沿BDP光滑軌道運(yùn)動的小球的重力勢能永遠(yuǎn)為正值B．兩小球到達(dá)C點和D點時，對軌道的壓力相等C．兩小球到達(dá)C點和D點時，動能相等D．兩小球到達(dá)C點和D點時，重力做功相等10．如圖所示，輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為k，一端固定，另一端用力緩慢把它由原長拉長Δl，彈簧彈力做功的絕對值為W1；繼續(xù)用力緩慢把它再拉長Δl(彈簧處于彈性限度內(nèi))，彈簧彈力做功的絕對值為W2，下列說法正確的是()A．W1＝W2B．W1<W2C．W1>W2D．無法確定11.魔方，又叫魔術(shù)方塊或魯比克方塊，通常泛指三階魔方，三階魔方形狀是正方體，由有彈性的硬塑料制成．要將一個質(zhì)量為m、邊長為a的水平放置的勻質(zhì)三階魔方翻倒，推力對它做功至少為()A．eq\r(2)mgaB．eq\f(\r(2)mga,2)C．eq\f(（\r(2)＋1）mga,2)D．eq\f(（\r(2)－1）mga,2)12．(多選)豎直上拋一個小球，從拋出到落回原拋出點的過程中，它的速度、重力勢能、位移、加速度隨時間變化的函數(shù)圖像(如圖所示)中正確的是(不計空氣阻力，以豎直向下為正方向，圖中曲線為拋物線，拋出點為零勢能點)()13.如圖所示，質(zhì)量為m的小球，用一長為l的細(xì)線懸于O點，將懸線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個向下的速度讓小球向下運(yùn)動，O點正下方D處有一釘子，小球運(yùn)動到B處時會以D為圓心做圓周運(yùn)動，并經(jīng)過C點，若已知OD＝eq\f(2,3)l，則小球由A點運(yùn)動到C點的過程中，重力勢能變化了多少？重力做功為多少？(重力加速度為g)課時素養(yǎng)評價15勢能1．解析：足球在最高點2時的重力勢能為Ep＝mgh＝15J，故A正確，B、C、D錯誤．答案：A2．解析：乘客在運(yùn)動的過程中，設(shè)乘客與圓心的連線與豎直向下的夾角為θ時，重力勢能隨時間變化的關(guān)系式為Ep＝mgh＝mgR(1－cosθ)，θ＝ωt，聯(lián)立得Ep＝mgh＝mgR(1－cosωt)，故選A.答案：A3．解析：重力做功為W＝mgΔh＝0.1×10×(1.8－1.25)J＝0.55J，A、B錯誤；整個過程中，重力做正功，物體的重力勢能一定減少了0.55J，C正確，D錯誤．答案：C4．解析：李同學(xué)所受重力方向豎直向下，從1樓走到10樓，末位置高于初位置，所以重力做負(fù)功，A錯誤；當(dāng)李同學(xué)受到樓梯的支持力時，支持力的作用點并沒有發(fā)生位移，所以樓梯的支持力不做功，B錯誤；重力做負(fù)功，重力勢能增加，有ΔEp＝－W＝mgh＝1.35×104J，故C正確，D錯誤．答案：C5．解析：當(dāng)鐵鏈全部離開地面的瞬間，鐵鏈重心升高了h＝eq\f(L,2)＝0.5m，克服重力做功為W＝mgh＝50J，鐵鏈的重力勢能的變化量為ΔEp＝W＝50J，C正確．答案：C6．解析：從朱雪瑩雙腳接觸蹦床開始到最低點的過程中，蹦床的形變量逐漸增大，故蹦床的彈性勢能逐漸增大；運(yùn)動員的高度逐漸降低，故運(yùn)動員的重力勢能逐漸減小，B正確．答案：B7．解析：重物剛離開地面時，彈簧彈力等于物塊的重力，即mg＝kx，解得x＝eq\f(mg,k)，重物離開地面的高度為h＝h－x＝h－eq\f(mg,k)，所以重物具有的重力勢能為Ep＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h－\f(mg,k)))，故選C.答案：C8．解析：(1)以地面為零勢能面，A點所在高度h＝R＝1.8m，則小孩在A點的重力勢能Ep＝mgh＝20×10×1.8J＝360J.(2)小孩從A點滑到B點過程，由動能定理得mgh＝eq\f(1,2)mv2－0小孩滑到最低點B時的速度v＝6m/s.答案：(1)360J(2)6m/s9．解析：重力勢能具有相對性，如果選A、P、B三點所在直線為零勢能面，則兩球在運(yùn)動過程中的重力勢能均不大于零，故A錯誤；設(shè)小球到達(dá)最低點的速度為v，則mgR＝eq\f(1,2)mv2，在最低點時，有N－mg＝meq\f(v2,R)，解得軌道對小球的彈力為N＝3mg，兩球質(zhì)量相等，由牛頓第三定律可知，兩小球到達(dá)C點和D點時，對軌道的壓力相等，故B正確；兩半圓形軌道光滑，在兩小球從釋放至分別運(yùn)動到最低點的過程中，重力做功為W＝mgR，由于兩半圓軌道的半徑不相等，因此重力做功不相等，由動能定理可知兩小球到達(dá)C點和D點時，動能不相等，故C、D錯誤．答案：B10．解析：由功能關(guān)系可知W1＝eq\f(1,2)k(Δl)2，W2＝eq\f(1,2)k(2Δl)2－eq\f(1,2)k(Δl)2＝eq\f(3,2)k(Δl)2，可知W2＞W(wǎng)1，故B正確，A、C、D錯誤．答案：B11．解析：推力對物體所做的功，增加了物體的重力勢能，即WF＝ΔEp，ΔEp＝mg(eq\f(\r(2),2)a－eq\f(1,2)a)＝eq\f(（\r(2)－1）,2)mga，故選D.答案：D12．解析：以豎直向下為正方向，則初速度為負(fù)值最大，重力加速度為正，小球勻減速運(yùn)動到最高點速度為零，然后反向加速運(yùn)動，A正確；因為拋出點為零勢能點，所以重力勢能最初為零，上升過程重力勢能增大，下落過程則減小，回到原點變?yōu)榱悖珺正確；因為位移始終在拋出點上方，所以一直為負(fù)值，C正確；加速度豎直向下，為正值，D錯誤．