2024-2025学年新教材高中物理第4章机械能及其守恒定律第4节势能课时分层作业含解析粤教版必修第二册

PAGE5-势能(建议用时：25分钟)◎考点一重力的功和重力势能1．关于重力势能，下列说法正确的是()A．重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的B．处在同一高度的物体，具有的重力势能相同C．重力势能是标量，不行能有正、负值D．浮在海面上的小船的重力势能肯定为零A[重力势能具有系统性，重力势能是物体与地球共有的，故A正确；重力势能等于mgh，其中h是相对于参考平面的高度，参考平面不同，h不同，另外质量也不肯定相同，故处在同一高度的物体，其重力势能不肯定相同，选项B错误；重力势能是标量，但有正负，负号表示物体在零势能参考平面的下方，故C错误；零势能面的选取是随意的，并不肯定选择海平面为零势能面，故浮在海面上的小船的重力势能不肯定为零，选项D错误。]2．一根粗细匀称的长直铁棒重600N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，则()A．铁棒的重力势能增加了300JB．铁棒的重力势能增加了150JC．铁棒的重力势能增加量为0D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定B[铁棒的重心上升的高度h＝0.25m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔEp＝mgh＝600×0.25J＝150J，故B正确。]3．(多选)物体在某一运动过程中，重力对它做了40J的负功，下列说法中正确的是()A．物体的高度肯定上升了B．物体的重力势能肯定削减了40JC．物体重力势能的变更量不肯定等于40JD．物体克服重力做了40J的功AD[重力做负功，物体位移的方向与重力方向之间的夹角肯定大于90°，所以物体的高度肯定上升了，A正确；由于WG＝－ΔEp，故ΔEp＝－WG＝40J，所以物体的重力势能增加了40J，B、C错误；重力做负功又可以说成是物体克服重力做功，D正确。]4．如图所示，甲、乙是两个质量不同的物体m甲＜m乙，若取桌面为参考平面，甲在桌面上，乙在地面上。甲、乙的重力势能分别为Ep1、Ep2，则有()A．Ep1＞Ep2 B．Ep1＜Ep2C．Ep1＝Ep2 D．无法推断A[以桌面为零势能面，物体甲相对于零势能面的高度为0，则甲的重力势能为Ep1＝0；物体乙在零势能面的下方，重力势能比零小，为负值，即Ep2＜0，所以有：Ep1＞Ep2。故A正确，B、C、D错误。]5.如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则()A．沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能恒久为正值B．两小球到达C点和D点时，重力做功相等C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等D．两小球刚起先从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等D[不管选哪一点所在平面为参考平面，A点和B点相对参考平面的竖直高度均相等，所以两小球重力势能相等。两小球到C点和D点时，重力势能不相等。重力势能Ep＝mgh，具有相对性，假如选A、P、B三点所在平面为参考平面，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；假如选C点所在平面为参考平面，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值。另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体始、末两点在竖直方向的高度差，两球从起先运动到到达C点和D点时竖直高度差不等，所以，重力做功不相等。故选项D正确。]◎考点二弹力的功和弹性势能6．(多选)关于弹性势能，下列说法正确的是()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，肯定发生了弹性形变C．物体只要发生形变，就肯定具有弹性势能D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关AB[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肯定发生了弹性形变，选项AB正确。物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，物体就不具有弹性势能，选项C错误。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，选项D错误。]7．如图所示为弹弓的图片，将弹丸放在图中的皮兜中，一手握住把手，另一只手握紧皮兜，用力将橡皮筋拉长，放手后弹丸将被射出。用力将橡皮筋拉伸的过程中，下列说法正确的是()A．弹性势能主要储存在把手上B．弹性势能主要储存在皮兜上C．弹性势能主要储存在橡皮筋上D．弹性势能主要储存在手上C[用力拉橡皮筋时，橡皮筋发生了明显的弹性形变，弹性势能主要储存在橡皮筋上，C正确。]8.如图所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它干脆拉到A点，弹力做功为W1，其次次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，则这两次弹力做功的关系为()A．W1<W2 B．W1＝2W2C．W2＝2W1 D．W1＝W2D[弹力做功与路径无关，只与初、末位置有关，两次初、末位置相同，故W1＝W2，D正确。]9.如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体将向右运动。在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是()A．弹簧的弹性势能渐渐减小B．弹簧的弹性势能渐渐增大C．弹簧的弹性势能先增大后减小D．弹簧的弹性势能先减小后增大D[由于在力F的作用下物体处于静止状态，此时弹簧处于压缩状态，撤去F后，物体在向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，所以弹簧的弹性势能先减小后增大。](建议用时：15分钟)10．如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，物体将缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法正确的是()A．重力做功－mgh，重力势能削减mghB．弹力做功－WF，弹性势能增加WFC．重力势能增加mgh，弹性势能增加FHD．重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mghD[可将整个过程分为两个阶段，一是弹簧伸长到物体刚要离开地面阶段，拉力克服弹力做功WF1＝－W弹，等于弹性势能的增加；二是弹簧长度不变，物体上升h阶段，拉力克服重力做功WF2＝－WG＝mgh，等于重力势能的增加。又WF1＋WF2＝WF，故弹性势能增加WF－mgh。]11.如图所示，在水平面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，假如人工将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功()A．n(n－1)mghB．eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mghD．eq\f(1,2)n(n＋1)mghB[取n块砖的整体为探讨对象，叠放起来后整体的重心距地面eq\f(1,2)nh，原来的重心距地面eq\f(1,2)h，故有W＝ΔEp＝nmg×eq\f(1,2)nh－nmg×eq\f(1,2)h＝eq\f(1,2)n(n－1)mgh，B项正确。]12．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度关系的是()B[设物体起先下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中，重力势能削减量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep­h图像为倾斜直线，B正确。]13．吊车以eq\f(g,4)的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提上升度h，(不计空气阻力)求：(1)吊车钢索的拉力对物体做的功为多少？(2)重力做的功为多少？(3)物体的重力势能变更了多少？[解析](1)设吊车钢索的拉力为F，对物体由牛顿其次定律可得mg－F＝m·eq\f(1,4)