2025教科版高中物理必修第二册强化练习题--4　势能（有解析）

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2025教科版高中物理必修第二册
第四章　机械能及其守恒定律
4　势能
基础过关练
题组一　重力做功的特点
1.(2024福建三明一中期中)如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平地面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则 (　　)
A.沿轨道1滑下重力做功多
B.沿轨道2滑下重力做功多
C.沿轨道3滑下重力做功多
D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多
题组二　重力势能的理解
2.下列关于重力势能的说法中正确的是(　　)
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.重力势能的大小与零势能面的选择无关
C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D.在地面上方的物体,它的重力势能不可能小于零
题组三　重力做功与重力势能变化的关系
3.关于重力势能,下列说法中正确的是 (　　)
A.重力势能仅由重物自身的因素决定
B.重力势能有负值,故重力势能是矢量
C.重力不做功,物体就不具有重力势能
D.重力做功时必定引起重力势能的变化
4.(2024江苏常州期中)如图,甲、乙两个斜面高度相同、倾角不同,甲光滑,乙粗糙。让质量相同的两物体从分别从甲、乙斜面顶端滑到底端,重力做功分别为W甲和W乙。以斜面顶端的水平面为零势能面,两物体在斜面底端的重力势能分别为Ep甲和Ep乙,下列说法正确的是 (　　)
A.W甲>W乙;Ep甲>0,Ep乙﹥0,Ep甲>Ep乙
B.W甲C.W甲=W乙;Ep甲<0,Ep乙<0,Ep甲=Ep乙
D.无法确定
题组四　弹性势能
5.(2023江苏常州调研)如图所示,质量相等的两木块中间连有一竖直轻弹簧,木块A静止在弹簧上面,设弹簧的弹性势能为Ep1。现用力缓慢向上提A,直到B恰好离开地面;B刚要离开地面时,设弹簧的弹性势能为Ep2。则关于Ep1、Ep2的大小关系及弹性势能的变化ΔEp,下列说法中正确的是 (　　)
A.Ep1=Ep2　B.Ep1>Ep2　C.ΔEp>0　D.ΔEp<0
6.(多选题)(2024四川绵阳期中)图甲是玩蹦极游戏的示意图,将弹性绳子的一端系在人身上,另一端固定在高处,然后人从高处跳下。图乙是人到达最低点时的情况,其中AB为弹性绳子的原长,C点是弹力等于人的重力的位置,D点是人所到达的最低点,对于人离开跳台至到达最低点的过程中,下列说法正确的是 (　　)
　　　
A.重力对人一直做正功
B.人的重力势能一直减小
C.人通过B点之后,弹性绳子具有弹性势能
D.从A点到D点,弹性绳子的弹性势能一直增加
能力提升练
题组一　重力做功与重力势能变化的关系
1.(2023福建三明月考)质量为m的物体,沿倾角为α、足够长的光滑固定斜面由静止下滑,当下滑时间t时,重力势能减少量为(重力加速度为g) (　　)
A.mg2t2
C.mg2t2　　　　D.mg2t2 sin2α
2.(多选题)(2023广东潮州高级中学阶段考试)质量为m的物体,由静止开始下落,由于空气阻力作用,下落的加速度为g,重力加速度为g,在物体下落h的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.物体重力做的功为mgh
B.物体克服阻力做功为
C.物体重力势能增加了mgh
D.物体动能增加
3.(2023山西朔州月考)如图所示,质量为m的小球,用一长为l的细线悬于O点,将悬线拉直成水平状态,并给小球一个向下的速度让小球向下运动,O点正下方D处有一钉子,小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动,并经过C点,若已知OD=l,重力加速度为g,则小球由A点运动到C点的过程中,重力势能减少了多少 重力做功为多少
4.(2024四川自贡期中)如图所示,有一条长为L、质量为m的均匀金属链条,一半在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半沿竖直方向下垂在空中。链条由静止释放后开始滑动,以斜面最高点为重力势能的零点(重力加速度为g),则:
(1)开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大
(2)此过程中重力势能减少了多少
题组二　弹力做功与弹性势能变化的关系
5.(2024广东广州月考)一根弹簧的弹力F与伸长量x的关系图像如图所示,当弹簧的伸长量由3.0 cm变到6.0 cm的过程中 (　　)
A.弹力所做的功是0.45 J,弹性势能减少了0.45 J
B.弹力所做的功是0.6 J,弹性势能减少了0.6 J
C.弹力所做的功是-0.45 J,弹性势能增加了0.45 J
D.弹力所做的功是-45 J,弹性势能增加了45 J
答案与分层梯度式解析
第四章　机械能及其守恒定律
4　势能
基础过关练
1.D　物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平地面上,重力做的功都是W=mgh,所以沿三条轨道滑下重力做的功一样多,D正确,A、B、C错误。
2.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,A正确;重力势能的大小与零势能面的选择有关,B错误;重力势能是相对量,零势能面是人为选取的,重力势能等于零的物体,仍然可能对别的物体做功,C错误;如果取地面以上某水平面为零势能面,即使在地面上方的物体,它的重力势能也可能小于零,D错误。
3.D　重力势能与参考平面的选取有关,A错误;重力势能是标量,负值表示物体位于零势能面的下方,故B错误;重力势能与参考平面的选取有关,重力做功时重力势能发生改变,但重力不做功时物体也可能具有重力势能,故C错误,D正确。
4.C　根据W=mgh可知W甲=W乙,以斜面顶端的水平面为零势能面,则两物体在斜面底端的重力势能Ep甲<0,Ep乙<0,且Ep甲=Ep乙,故选C。
5.A　对于确定的弹簧,其弹性势能的大小只与形变量有关。设开始时弹簧的形变量为x1,有kx1=mg,设B刚要离开地面时弹簧的形变量为x2,有kx2=mg,因此x1=x2,所以Ep1=Ep2,ΔEp=0,A正确,B、C、D错误。故选A。
6.ABC　整个过程中,人向下运动,重力与运动方向相同,重力一直做正功,重力势能一直减小,故A、B正确;人从高空落下到弹性绳子达到原长的过程中,弹性绳子中的弹力不做功,此后弹力与运动方向相反,弹性绳子中的弹力一直做负功,弹性势能一直增加,故C正确,D错误。
能力提升练
1.D　物体下滑的加速度a=g sin α,t时间内物体下滑的距离x=mg2t2sin2α。故D正确。
2.AB　由牛顿第二定律,可得mg-f=m×mgh,D错误。
3.答案　mgl
解析　从A点运动到C点,小球下落高度h=l
故重力做功WG=mgh=mgl
重力势能的变化量ΔEp=-WG=-mgl,负号表示小球的重力势能减少了。
4.答案　(1)-mgL
(2)mgL(3- sin θ)
解析　(1)开始时,左边一半链条的重力势能为
Ep1=-mgL sin θ
右边一半链条的重力势能为Ep2=-mgL
左、右两部分总的重力势能为
Ep=Ep1+Ep2=-mgL(1+ sin θ)
链条从右侧刚好全部滑出时,重力势能Ep'=-mgL。
(2)重力势能减少了ΔEp减=Ep-Ep'=mgL(3- sin θ)。
5.C　当弹簧的伸长量由3.0 cm变到6.0 cm的过程中,弹簧的弹力做负功,根据F-x图线与x轴所围面积表示弹簧弹力所做的功,得W=-FΔl=-×0.03 J=-0.45 J,所以弹簧的弹性势能增加了0.45 J,故C正确,A、B、D错误。
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