2021-2022学年高中物理沪科版必修二课后巩固提升：4-1　势能的变化与机械功 WORD版含解析.docx

1、第4章DISIZHANG能量守恒与可持续发展4.1势能的变化与机械功课后篇巩固探究学业水平引导一、选择题1.下列关于物体的重力势能的说法错误的是()A.物体重力势能的数值随选择的参考平面的不同而不同B.物体的重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的C.重力对物体做正功,则物体的重力势能增加D.物体位于所选的参考平面以下时,物体的重力势能为负值解析:根据重力势能的相对性,A项正确;根据重力势能的系统性,B项正确;根据重力做功与重力势能变化的关系,C项错误;根据重力势能正、负的含义,D项正确。答案:C2.甲、乙两个物体的位置如图所示,质量关系m甲Ep2B.Ep1Ep2C.Ep1=Ep2D.无法

2、判断解析:取桌面为零势能面,则Ep1=0,物体乙在桌面以下,Ep2Ep2,故A项正确。答案:A3.导学号44904048如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为()A.B.C.mghD.0解析:根据重力做功的公式可知,W=mg(h1-h2)=,故答案为B。答案:B4.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,高度标记如图所示,则下列说法正确的是()A.从A到B的曲线轨迹长度不知道,无法求出此过程中重力做的功B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程中重力

3、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:重力做功与物体的运动路径无关,只与初末状态的高度差有关,从A到B的高度差是H,故从A到B重力做功mgH,D正确。答案:D5.(多选)物体在某一运动过程中,重力对它做了40 J的负功,下列说法正确的是()A.物体的高度一定升高了B.物体的重力势能一定减少了40 JC.物体重力势能的改变量不一定等于40 JD.物体克服重力做了40 J的功解析:重力做负功,物体位移的方向与重力方向之间的夹角一定大于90,所以物体的高度一定升高了,A正确;由于WG=-Ep,故Ep=-WG=40 J,所以物体的重力势能增加了40 J,B、C错误;重

4、力做负功又可以说成是物体克服重力做功,D正确。答案:AD6.一根粗细均匀的长直铁棒重600 N,平放在水平地面上。现将其一端从地面抬高0.50 m,而另一端仍在地面上,则()A.铁棒的重力势能增加了300 JB.铁棒的重力势能增加了150 JC.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,所以无法确定解析:铁棒的重心升高的高度h=0.25 m,铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功,与参考平面的选取无关,即Ep=mgh=6000.25 J=150 J,故B正确。答案:B二、非选择题7.如图所示,一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链

5、全部离开地面的瞬间,铁链克服重力做功为多少?铁链的重力势能变化了多少?解析:铁链从初状态到末状态,它的重心位置提高了h=,因而铁链克服重力所做的功为W=mgl=98 J,铁链的重力势能增加了98 J。铁链重力势能的变化还可由初、末状态的重力势能来分析。设铁链初状态所在水平位置为零势能参考平面,则Ep1=0,Ep2=,铁链重力势能的变化Ep=Ep2-Ep1=98 J,即铁链重力势能增加了98 J。答案:98 J增加了98 J能力素养拓展一、选择题1.如图所示,将一木球靠在轻质弹簧上,压缩后松手,弹簧将木球弹出。已知弹出过程弹簧做了40 J的功,周围阻力做了-10 J的功,此过程()A.弹簧弹性势

6、能减少10 JB.弹簧弹性势能增加40 JC.木球动能减少10 JD.木球动能增加30 J解析:弹簧弹力做了40 J的功,弹性势能减少了40 J,选项A、B错误;合外力对木球做功为30 J,木球动能增加了30 J,选项C错误,选项D正确。答案:D2.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的关系的是()解析:设物体开始下落时的重力势能为Ep0,物体下落高度h过程中,重力势能减少量Ep=mgh,故物体下落高度h时的重力势能Ep=Ep0-Ep=Ep0-mgh,即Ep-h图像为倾斜直线,B正确。答案:B3.如图所示,一升降机机箱底部装有若

7、干根弹簧,设在某次事故中,升降机吊索在空中断裂,忽略摩擦和空气阻力影响,则升降机在从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中()A.升降机的速度不断减小B.升降机的加速度不断变大C.先是弹力做的负功小于重力做的正功,然后是弹力做的负功大于重力做的正功D.先是弹力做的负功大于重力做的正功,然后是弹力做的负功小于重力做的正功解析:从弹簧下端触地直到最低点的运动过程中,弹簧的弹力不断变大,当弹力小于重力大小时,升降机加速度方向向下,升降机做加速运动,由a=可知,加速度减小,重力做的功要大于弹力做的负功;当弹力大于重力大小时,升降机加速度的方向向上,升降机做减速运动,由a=可知,加速度变大,重力做的功要

8、小于弹力做的负功。答案:C4.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,将物体缓缓提高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,重力势能减少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-mgh解析:由于物体提高h,重力做功-mgh,重力势能增加mgh,A错误;由于物体缓缓升高,物体动能不变,由动能定理得WF-mgh+W弹=0,所以W弹=mgh-WF,B错误;弹性势能增加Ep=-W弹=WF-mgh,C错误,D正确。答案:D二、非选择题5.

9、导学号44904049(2017全国1卷)一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60105 m处以7.5103 m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。(结果保留2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。解析:(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0=式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由式和题给数据得Ek0=4.0108 J设地面附近的重力加速度大小为g。飞船进入大气层时的机械能为Eh=+mgh式中,vh是飞船在高度1.6105 m处的速度大小。由式和题给数据得Eh=2.41012 J(2)飞船在高度h=600 m处的机械能为Eh=m(vA)2+mgh由功能原理得W=Eh-Ek0式中,W是飞船从高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。由式和题给数据得W=9.7108 J答案:(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J