【同步測(cè)試】《勢(shì)能》同步練習(xí)5【高中物理必修2】

《勢(shì)能》同步練習(xí)知識(shí)點(diǎn)一重力做功的特點(diǎn)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(dòng)至B.已知路徑①表示沿直線移動(dòng)，路徑②表示沿曲線移動(dòng)，路徑③表示沿折線A→C→B移動(dòng)，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(diǎn)，重力做功與路徑無(wú)關(guān)，由初、末狀態(tài)的高度差決定，所以W1＝W2＝W3，A項(xiàng)正確．答案A2．在高處的某一點(diǎn)將兩個(gè)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(jì)空氣阻力)()．A．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球所做的功相等B．從拋出到剛著地，重力分別對(duì)兩球做的功都是正功C．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球的平均功率相等D．兩球剛著地時(shí)，重力的瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)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(xiàng)正確．由于豎直上拋比豎直下拋的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，由P＝eq\f(W,t)，知P上<P下，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得出落地時(shí)速度相同，其瞬時(shí)功率P＝mgv，則相同，故D項(xiàng)正確．答案ABD知識(shí)點(diǎn)二重力勢(shì)能3．有關(guān)重力勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法中正確的是()．A．物體受拉力和重力作用向上運(yùn)動(dòng)，拉力做功是1J，但物體重力勢(shì)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(shí)，物體重力勢(shì)能的變化是相同的C．從同一高度落下的物體到達(dá)地面，考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的情況下重力勢(shì)能的減少量是相同的D．物體運(yùn)動(dòng)中重力做功是－1J，但物體重力勢(shì)能的變化量不是1J解析據(jù)重力做功特點(diǎn)與經(jīng)過(guò)路徑無(wú)關(guān)，與是否受其他力無(wú)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(shì)能的減少量可知B、C對(duì)，D錯(cuò)．對(duì)于A選項(xiàng)，當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)克服重力做功少于1J，重力勢(shì)能增加少于1J，物體減速運(yùn)動(dòng)時(shí)克服重力做功即重力勢(shì)能增加量大于1J，只有物體勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服重力做功重力勢(shì)能增加量才是1J，A對(duì)．答案ABC4．關(guān)于重力勢(shì)能，以下說(shuō)法中正確的是()．A．某個(gè)物體處于某個(gè)位置，重力勢(shì)能的大小是唯一確定的B．重力勢(shì)能為0的物體，不可能對(duì)別的物體做功C．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能一定不變D．只要重力做功，重力勢(shì)能一定變化解析由重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝mgh可知，由于高度h具有相對(duì)性，重力勢(shì)能的大小也具有相對(duì)性，即處于某個(gè)位置的某個(gè)物體，在選擇不同的參考平面時(shí)，重力勢(shì)能的大小是不同的．重力勢(shì)能的大小具有相對(duì)性，其大小與參考平面的選取有關(guān)，所以重力勢(shì)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(dòng)的一薄層水，若取地面為參考平面，則其重力勢(shì)能為0，但當(dāng)這些水流向更低處時(shí)仍可對(duì)別的物體做功．物體的重力勢(shì)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(shì)能就一定發(fā)生變化．例如，當(dāng)物體沿斜面勻速下滑時(shí)，高度減小，重力勢(shì)能將減?。亓Φ姆较蚩偸秦Q直向下的，重力做功時(shí)物體的高度肯定發(fā)生變化，重力勢(shì)能也一定發(fā)生變化．可見(jiàn)，正確選項(xiàng)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(jì)空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢(shì)能為0，則小球落到地面前瞬間的重力勢(shì)能為()．圖4－3－13A．mgh圖4－3－13C．mg(H＋h) D．－mgh解析重力勢(shì)能的大小是相對(duì)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(shì)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(diǎn)時(shí)的高度為H，小球在桌面的高度為零，小球在地面時(shí)的高度為－h(huán)，所以小球落到地面時(shí)，它的重力勢(shì)能為Ep＝－mgh.答案D知識(shí)點(diǎn)三彈性勢(shì)能6．關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()．A．彈簧的彈性勢(shì)能跟拉伸(或壓縮)的長(zhǎng)度有關(guān)B．彈簧的彈性勢(shì)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(shì)能越大D．彈性勢(shì)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(shì)能的表達(dá)式Ep＝eq\f(1,2)kx2可知，彈性勢(shì)能Ep與彈簧拉伸(或壓縮)的長(zhǎng)度有關(guān)，A選項(xiàng)正確．Ep的大小還與k有關(guān)，B選項(xiàng)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(shì)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(wú)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(yuǎn)，則人做的功()．圖4－3－14A．等于mgh B圖4－3－14C．小于mgh D．無(wú)法確定解析手拉著彈簧向上運(yùn)動(dòng)著，物體提高h(yuǎn)時(shí)，由于彈簧要伸長(zhǎng)，因而不僅是物體重力勢(shì)能增加了mgh，彈性勢(shì)能也增加了，因此人做的功一定大于mgh，人手對(duì)彈簧作用力的作用點(diǎn)位移一定大于h.W＝ΔEp＋ΔEp′，人做功時(shí)消耗了人體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為物體的重力勢(shì)能及彈簧的彈性勢(shì)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(diǎn)，物體開(kāi)始與彈簧接觸，到B點(diǎn)時(shí)，物體速度為零，然后被彈回．下列說(shuō)法中正確的是圖4－3－15A．物體從A下降到B的過(guò)程中，動(dòng)能不斷變小，重力勢(shì)能不斷增大B．物體從B上升到A的過(guò)程中，動(dòng)能不斷變小，重力勢(shì)能不斷增大C．物體從A下降到B以及從B上升到A的過(guò)程中，速率都是先增大，后減小；從A到B重力勢(shì)能減小，從B到A重力勢(shì)能增加D．物體在B點(diǎn)時(shí)所受合力最大，彈性勢(shì)能最大解析物體從A下降到B的過(guò)程中，重力做正功，彈力做負(fù)功，因此重力勢(shì)能不斷減小，彈性勢(shì)能不斷增大．在A、B中間有一點(diǎn)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(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度最大；從C到B時(shí)，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(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)時(shí)，向上的合力最大，加速度值最大(利用機(jī)械能守恒可以證明，此時(shí)aB>g)，速度為零．物體從B到A上升過(guò)程中，重力做負(fù)功、彈力做正功，因此重力勢(shì)能不斷增加，彈性勢(shì)能不斷減小，物體從B到C的過(guò)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(diǎn)合力為零，加速度為零，速度達(dá)到最大；物體從C到A的過(guò)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(yùn)動(dòng)．答案CD9．如圖4－3－16所示，桿中點(diǎn)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(dāng)桿從水平位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，小球a和b圖4－3－16解析重力對(duì)小球a做的功為W1圖4－3－16重力對(duì)小球b做的功為W2＝－mgL則重力對(duì)由a、b組成的系統(tǒng)所做的總功為：WG＝W1＋W2＝2mgL＋(－mgL)＝mgL.因?yàn)閃G>0，所以系統(tǒng)的重力勢(shì)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(shì)能減少，且減少了mgL.10．如圖4－3－17所示，有一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻金屬鏈條，一半長(zhǎng)度圖4－3－17在光滑斜面上，斜面傾角為圖4－3－17(1)開(kāi)始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)重力勢(shì)能各是多大？(2)此過(guò)程中重力勢(shì)能減少了多少？解析(1)以斜面最高點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn)，設(shè)長(zhǎng)為L(zhǎng)的鏈條質(zhì)量為m.開(kāi)始時(shí)，左邊一半鏈條重力勢(shì)能為Ep1＝－eq\f(m,2)g·eq\f(L,4)sinθ，右邊一半的重力勢(shì)能為Ep2＝－eq\f(mg,2)·eq\f(L,4)，左右兩部分總的重力勢(shì)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(shí)，重力勢(shì)能Ep′＝－eq\f(1,2)mgL.(2)重力勢(shì)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(jī)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(jī)鋼索的拉力對(duì)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(shì)能變化了多少？(空氣阻力不計(jì))解析由物體運(yùn)動(dòng)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(duì)物體的拉力，再由功的定義式及重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系求解．由題意可知起重機(jī)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?yàn)閃G＝Ep1－Ep2＝－mgh所以WG<0，Ep1<Ep2，即物體重力勢(shì)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(yùn)動(dòng)的最大深度是h′，最終木球停在水面上．若木球在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的阻力恒為f，求：(1)木球釋放后的全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程重力做的功是多少，它的重力勢(shì)能變化了多少？(2)全過(guò)程中水對(duì)木球的浮力做了多少功？(3)分析木球的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)你現(xiàn)有的知識(shí)能否求出水的阻力f對(duì)木球做的總功？若能，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明思路．解析(1)因?yàn)橹亓ψ龉εc路徑無(wú)關(guān)，只與過(guò)程初、末狀態(tài)的高度有關(guān)，所以全過(guò)程盡管木球在水下做了許多往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但所做的功由h的大小決定，即WG＝mgh.木球的重力勢(shì)能減少了mgh.(2)水對(duì)木球的浮力是一個(gè)恒力，全過(guò)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(gè)往復(fù)過(guò)程研究浮力對(duì)木球做的功：木球在水中下落時(shí)，浮力做負(fù)功，在水中上浮時(shí)浮力做等量的正功，所以木球的每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，水的浮力對(duì)它做的功都為零，全部往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，浮力做功也為零．(3)木球先是在空中自由下落，進(jìn)入水中后由于阻力(包括浮