1.4势能的变化与机械功 基础巩固（Word版含答案）

1.4势能的变化与机械功基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．下列物理量中属于矢量的是（　　）
A．路程 B．时间 C．重力势能 D．速度
2．可以判断下列说法正确的是（　　）
A．匀速圆周运动的加速度是恒定不变的
B．重力做正功时物体的重力势能必增大
C．做竖直上抛运动的物体到达最高点时速度和加速度均为零
D．太阳系所有行星轨道半长轴的立方与周期平方的比值均相同
3．上海世博会有许多青年志愿者在世博园内为中外游客做导游服务，一志愿者体重为60kg，一次带领游客，从一楼乘电梯到五楼少许又下到三楼，已知，该楼层高3m，则该志愿者一上一下整个过程中重力势能（ ）（g=10m/s2）
A．增加了9000J B．减少了3600J
C．增加了3600J D．减少了9000J
4．质量为m的物体从离地面高度h1的A点由静止释放，落到离地面高度h2的B点时，速度为v，已知重力加速度为g，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．若选择B点为参考平面，则物体在A点的重力势能大小为mgh1
B．若选择B点为参考平面，从A到B满足
C．若选择地面为参考平面，从A到B满足
D．参考平面的选取会影响物体在A、B两点的重力势能大小，进而影响物体从A到B重力做功的大小
5．一质量为5kg的物块，在竖直方向的拉力作用下运动的v-t图象如图所示（向上为运动的正方向），取g=10m/s2，下列说法正确的是
A．前6s内，物块的重力势能一直增加
B．前3s内，物块的重力势能不变
C．第1s末物块的动能为45J
D．前6s内，物块动能增量为10J
6．如图所示，跳水运动员向下压跳板，随跳板一起从位置P1运动到位置P2，则此过程中（ ）
A．运动员受到的重力对他做负功
B．跳板的弹性势能一直在增加
C．运动员的重力势能一直在增加
D．运动员受到跳板的弹力对他做正功
7．如图所示，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中，绳的重力势能增加（　　）
A．mgl B．mgl
C．mgl D．mgl
8．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员 他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功，他克服阻力做功 则韩晓鹏在此过程中（　　）
A．重力势能减少了
B．重力势能减少了
C．重力势能减少了
D．重力势能增加了
9．如图所示中的几个运动过程中，物体弹性势能增加的是（　　）
A．如图（甲），跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中，杆的弹性势能
B．如图（乙），人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能
C．如图（丙），模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的弹性势能
D．如图（丁），小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能
10．弹簧发生弹性形变时产生了弹力，具有了弹性势能。弹簧的弹力可对外做正功，也可对外做负功，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能变化；弹簧的弹性势能变化，弹簧的弹力必做功。下列关于弹簧弹力的功、弹簧弹性势能及其变化的下列说法正确的是（　　）
A．弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能增加
B．弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能减少
C．弹簧的弹力做功为零的过程中，弹簧的弹性势能一定保持不变
D．同一弹簧的伸长量与压缩量相等时，弹簧的弹性势能也相等
11．研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度-位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的是（　　）
A．弹性绳原长为15m
B．当运动员下降10m时，处于超重状态
C．当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
D．当运动员下降20m时，处于超重状态
12．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计，加速度计构造原理的示意图如图所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．开始时标尺指在0点，两边的弹簧均处于原长。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离0点距离为s，则这段时间内（　　）
A．导弹的加速度方向向左，大小为
B．导弹的加速度方向向右，大小为
C．左边弹簧弹力做正功，弹性势能减少
D．右边弹簧弹力做负功，弹性势能增加
13．如图所示，两物体的质量分别为，且，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由点缓慢地向左移到点，距离为，整个系统重新平衡后，则关于两滑轮间的绳与水平方向的夹角以及物体的高度变化情况正确的是（　　）
A．角不变，物体上升的重力势能的增加量为
B．角不变，物体上升的重力势能的增加量为
C．角不变，物体重力势能的减小量为
D．角减小，物体的高度不变
14．如图所示，质量为m的物体由A点竖直向下运动到水平地面上的B点。已知A点距水平桌面的高度为，桌面距水平地面的高度为，重力加速度为g。物体由A点竖直向下运动到B点的过程中，其重力势能（　　）
A．增加 B．增加
C．减少 D．减少
15．如图所示，静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为h，桌面距地面高为H，小球质量为m，则以下说法正确的是（　　）
A．小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最少
B．小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最多
C．小球的重力势能的减少量为mgh
D．以地面为参考面，小球的重力势能的减少量为mg(H+h)
二、填空题（共4题）
16．从深为h的井底提升一质量为m的水桶，若所用绳索质量不计，则把此水桶提到井口的过程中，重力做的功为___________，水桶的重力势能增加了________。
17．质量是的铜球，从离地面高处自由下落，其重力势能变为___________（取地面为参考平面）。
18．起重机将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处。取。在这个过程中，重力做______(填“正功”或“负功”)，重力势能变化了_______ J。
19．某同学用如图1所示的装置来探究弹力和伸长量的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端所到达的刻度位置，通过分析这些数据获得了自己的实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受的重力代替弹簧的弹力大小，这样做的依据是____________。
(2)设计实验记录表格，记录弹簧在不同拉力下伸长的长度。以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系，如图2所示。
a.表格记录了实验中的6组测量数据，其中5组数据点已经在图乙的坐标纸上标出（图中用“゜”表示），请用“×”标出余下一组数据的对应点，并画出F-x图像____________。
序号 1 2 3 4 5 6
钩码质量m/g 0 50 100 150 200 250
弹簧弹力F/N 0 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
弹簧伸长量x/cm 0 4.50 10.00 15.30 20.80 26.2
b.由F-x图象可知，弹簧弹力与形变量之间的关系是___________；由图象计算该弹簧的劲度系数为___________N/m（保留3位有效数字）。
(3)在上述实验的某次操作中，将弹簧从原长缓慢拉伸至伸长量为x0。通过拉伸过程中弹力做功可得到弹簧存储的弹性势能。弹力做功为变力做功，不易直接求解。弹簧的弹力可表示为F=kx，在图3给定的坐标系中画出弹力F随x变化的关系图象________，并借鉴教科书中由v-t图像求位移的方法，探究弹簧伸长量为x0时存储的弹性势能________。
(4)取实验中使用的两根完全相同的弹簧，首尾相接串联在一起，可看成一根等效“串联弹簧”。重复(2)中的实验，在串联弹簧下端依次悬挂0、50g、100g、150g、200g、250g的钩码，并记录每次串联弹簧的总伸长量。请在图2中画出串联弹簧的弹力F与总伸长量x的关系图线______。两根完全相同的弹簧串联在一起，串联弹簧的劲度系数是否等于其中一根弹簧的劲度系数？给出你的观点，并论证说明____________。（设弹簧始终在弹性限度内，画图线时不必描点）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，长为2m、质量为10kg的一条细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？（g取9.8m/s2）
21．质量为3kg的物体放在高4m的平台上，g取10m/s2。求：
（1）物体相对于平台表面的重力势能是多少？
（2）物体相对于地面的重力势能是多少？
（3）物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？
22．一举重运动员将质量为160kg的杠铃从地面举到了1.8m的高度。取重力加速度g=10m/s2。在此过程中，他对杠铃做了多少功 杠铃的重力势能改变了多少
23．图是一个质量为m的物体被斜抛出去后的运动轨迹。
（1）在物体由抛出位置1运动到最高位置2的过程中，重力所做的功是多少？物体克服重力所做的功是多少？物体的重力势能增加了多少？
（2）在物体由位置2运动到跟位置1在同一水平面上的位置3的过程中，重力所做的功是多少？物体的重力势能减少了多少？
（3）在物体由位置1运动到位置3的过程中，重力所做的功是多少？物体的重力势能变化了多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．B
5．A
6．B
7．A
8．A
9．B
10．D
11．D
12．D
13．A
14．D
15．C
16．
17．500J
18． 负功
19． 钩码静止时受到的弹力与重力是一对平衡力 成正比 9.38
20．98J
21．（1）0；（2）120J；（3）－120J，120J
22．，
23．(1) -mgh ，mgh ，mgh ；(2) mgh ，mgh ；(3)0，0。
答案第1页，共2页