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．下列关于重力势能的说法正确的是（ ）
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．某物体位置一定时，重力势能的大小是一定的；
C．重力势能等于零的物体，其重力势能只能增加，不可能再减小；
D．在地面上的物体，它的重力势能一定等于零；
2．通过物理（必修2）的学习，判断下列说法正确的是（　　）
A．重力做功与路径无关，做正功时物体的重力势能必增大
B．做匀速圆周运动的物体所受合外力等于向心力，大小保持不变
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平方与公转周期的立方的比值均相同
3．质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为（　　）
A．mgh，减少mg（H－h） B．mgh，增加mg（H＋h）
C．－mgh，减少mg（H＋h） D．－mgh，增加mg（H－h）
4．请阅读下列材料，回答问题。
探月工程嫦娥五号：九天云外搅月回！
2020年1月24日4时30分，中国文昌航天发射场，长征五号遥五运载火箭尾焰喷薄而出，闪烁着多彩的光芒映透整个夜空。山坡上、海岸边，人们欢呼、庆祝，目送长征五号全力托举嫦娥五号向着月球飞驰而去。
12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区。12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。图甲是12月2日嫦娥五号探测器在月球表面自动采样。
12月3日23时10分，嫦娥五号上升器月面点火，3000牛发动机工作约6分钟后，顺利将携带月壤的上升器送入到预定环月轨道，成功实现我国首次地外天体起飞。图乙嫦娥五号上升器月面点火瞬间模拟图。12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，并于6时12分将月球样品容器安全转移至返回器中。
12月17日凌晨，内蒙古四子王旗。在闯过月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难关后，历经重重考验的嫦娥五号返回器携带月球样品，成功返回地面。
嫦娥五号上升器在月面点火离开月球的较短时间中，上升器的（　　）
A．动能增大，重力势能增大 B．动能减小，重力势能减小
C．动能增大，重力势能减小 D．动能减小，重力势能增大
5．下列物理量属于矢量的是
A．质量 B．加速度 C．时间 D．重力势能
6．关于重力势能的几种理解，正确的是
A．重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功
B．相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题．
C．在同一高度将物体不论向任何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则落地时减少的重力势能必相等
D．放在地面的物体，它的重力势能一定等于零
7．下列说法正确的是（　　）
A．做功越多；表示做功越快；功率越大； B．功有正负；是矢量
C．动能是标量；且只有正值 D．重力势能有正负；是矢量
8．如图所示，撑杆跳是运动会中非常具有观赏性的比赛项目，用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性。运动员助跑时杆未发生形变，撑杆起跳后杆弯曲程度逐渐变大，到运动员水平越过横杆时，杆竖直且恢复原状。关于撑杆起跳到运动员越过横杆过程，下列说法正确的是（　　）
A．杆的弹性势能先增大后减小 B．杆一直对运动员做负功
C．运动员越过横杆正上方时速度为零 D．以上说法均错误
9．如图所示，原地纵跳摸高是篮球和羽毛球重要的训练项目。训练过程中，运动员先由静止下蹲一段距离，经过充分调整后，发力跳起摸到了一定的高度。关于摸高过程中各阶段的分析正确的是（　　）
A．运动员能从地面起跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力
B．运动员离开地面后在上升过程中处于超重状态
C．运动员到达最高点后在下落过程中的重力势能减小
D．运动员落地静止后没有惯性
10．关于弹性势能，下列说法不正确的是（ ）
A．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能
B．发生弹性形变的物体都具有弹性势能
C．弹性势能可以与其它形式的能相互转化
D．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳
11．一质量为的工件，在外力作用下以大小为的加速度竖直向上做匀加速直线运动，已知当地重力加速度为。则工件在上升高度为的过程中（　　）
A．工件的重力势能减少 B．工件的重力势能增加
C．工件的动能增加 D．工件的动能减少
12．《愤怒的小鸟》是一款非常流行的游戏。故事也相当有趣，如图甲，为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，鸟儿以自己的身体为武器，如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒。该游戏完全按照实际的抛体运动规律设计，支架高度为h，支架到肥猪堡垒的水平距离为l，不计空气阻力。设某次小鸟被弹弓沿水平方向弹出，模拟图如图乙所示。小鸟弹出到击中肥猪堡垒的过程中（　　）
A．重力做正功，重力势能减少 B．重力做正功，重力势能增大
C．重力做负功，重力势能减少 D．重力做负功，重力势能增大
13．竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小恒定，则（　　）
A．上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功
B．上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功
C．上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力的平均功率
D．上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
14．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上（相当于10层楼）高度的桥梁、塔顶等上方， 一条长弹性绳-端固定， 另一端绑在踝关节处，跳跃者两臂伸开、双腿并拢、头朝下离开跳台，图甲为蹦极的场景。一游客从蹦极台下落的速度位移图像如图乙所示，游客及携带装备的总质量为75kg，弹性绳原长为10m，下落15m时游客速度最大，已知弹性绳的弹力与伸长盘的关系符合胡克定律，不计空气阻力和弹性绳的重力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　）
A．弹性绳的劲度系数为150N/m
B．下落过程游客始终处于失重状态
C．下落过程弹性绳的弹力一直增大
D．下落l5m时弹性绳的弹性势能最大
15．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m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的曲线轨道长度不知道，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做的功
C．从A到B重力势能变化了
D．从A到B重力做功mgH
二、填空题（共4题）
16．如图所示，将质量为的物体，放在高为的桌面上时具有的重力势能是_________，放在地面上时它具有的重力势能是_________，当放在深的沟底时它具有的重力势能是_________.（选地面势能为零）（）
17．如图所示，悬崖上有一质量m=5kg的石块，距离地面高度h=20m，由于长期风化作用而从悬崖上由静止落到地面，若下落时不计空气阻力且石块质量不变，以地面为零势能面（g取10m/s2）。
（1）石块未下落时，在悬崖上的重力势能是________J；
（2）石块落到地面时的速度大小为________m/s。
18．质量为2kg的物体沿倾角为30°的斜面由静止开始下滑，1秒内沿斜面下滑了2m，则其重力势能减少了___________J。1秒末重力的瞬时功率为___________W。（g取10m/s2）
19．某同学为验证弹簧弹性势能与其形变量的平方成正比，设计了如图所示的实验装置。
（1）该实验必要的操作是____________；
A．水平放置玻璃管
B．选用内壁特别粗糙的玻璃管
C．测量小钢球在空中运动的时间
（2）若测得小钢球的质量为m、下落高度为h，水平射程为L，则小钢球弹出时的动能__________（重力加速度大小为g）；
（3）该同学要通过图像研究弹簧形变量x与小钢球水平射程L的关系，则最合适的图像为_________。
A．　　B．　　C．　　D．
三、综合题（共4题）
20．弹簧压缩时弹性势能也为负值．( )
21．质量相等的两个小球用劲度系数为k的轻弹簧相连，并置于光滑水平面上。现给其中一个小球沿着弹簧轴线方向的初速度，使得小球获得初动能Ek0，已知在此后的运动过程中两物体的总动能Ek总与它们之间的距离x的关系如图所示，弹簧的形变量为x时其弹性势能为，图中所标物理量均为已知，两小球均可视为质点。
①请说明曲线斜率的含义；
②求弹簧的原长度l0；
③若两小球沿着弹簧的中点做匀速圆周运动，已知小球的质量为m，角速度大小为ω0，求此时弹簧的伸长量。
22．如图所示，一个滑块质量为2kg，从斜面上A点由静止下滑，经过BC平面又冲上另一斜面到达最高点D．已知AB=100cm，CD=60cm，∠α=30°，∠β=37°，且AB、CD均光滑，只有BC面粗糙，BC=28cm且BC面上各处粗糙程度相同，（g取10m/s2）试求：
（1）滑块在A和D点所具有的重力势能是多少？（以BC面为零势面）
（2）BC面的动摩擦因数；
（3）滑块最终停在BC面上什么位置？
23．如图所示,一条铁链长为2m,质量为10kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间．求：
（1）铁链克服重力做的功为多少
（2）铁链重力势能变化为多少
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．B
3．C
4．A
5．B
6．C
7．C
8．A
9．C
10．A
11．B
12．A
13．B
14．A
15．D
16． 75J 0 -75J
17． 1000 20
18． 20 40
19． A B
20．×
21．①曲线斜率代表了弹簧的弹力，斜率为正弹簧提供推力、斜率为负弹簧提供拉力；②；③
22．（1）滑块在A和D点所具有的重力势能分别是10J和7.2J．
（2）BC面的动摩擦因数是0.5；
（3）滑块最终停在距C点16cm处
23．（1）100J（2）增大了100J
答案第1页，共2页