1.4势能及其改变——高一物理鲁科版（2019）必修二期末易错题集训（含解析）

1.4势能及其改变——高一物理鲁科版（2019）必修二期末易错题集训
一、重力势能
1、定义：物理学中，把物体因为处于一定的高度而具有的能量称为① 。
2、大小：重力势能的大小与物体的② 和③ 有关。物体的质量m越大，所处的高度h越高，重力势能就④ 。在物理学中，物体的重力势能Ep表示为⑤ 。
3、矢量性：重力势能是⑥ 。
4、单位：在国际单位制中都是⑦ ，符号为⑧ 。
5、特点：重力势能的大小由⑨ 决定。物体所处的高度总是相对一定的水平面而言，相对于⑩ ，物体所处的高度是不同的。
二、重力做功与重力势能改变的关系
1、公式：WG = 。
2、关系：物体从高处下落的过程中，WG>0，重力做 ，Ep1>Ep2，重力势能 ；物体被举高的过程中，WG<0，重力做 ，即物体克服重力做功，Ep1重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减小多少；物体克服重力做多少功，物体的重力势能就增大多少。
3、参考平面：我们一般先选定某一个水平面作参考。若把这个水平面的高度设为零，则物体在该水平面的重力势能也 ，这样的水平面称为 。
注意：物体的重力势能值与参考平面的选取有关，是相对的；而重力势能的改变量与参考平面的选取无关。
三、弹性势能及其改变
1、定义：物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能量称为 。
2、大小：物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就 ，恢复原状时对外做的功就 。
弹簧的弹力对外做多少功，弹性势能就减小多少；反之，克服弹力做多少功，弹性势能就增大多少。
3、势能：重力势能与物体和地球的相对位置有关，弹性势能与发生弹性形变的物体各部分的相对位置有关。人们把这类由 决定的能量称为 。
答案：①重力势能 ②质量 ③所处的高度 ④越大 ⑤Ep=mgh ⑥标量 ⑦焦耳 ⑧J ⑨物体所处的高度 ⑩不同的水平面 Ep1－Ep2 =－ΔEp 正功 减小 负功 增大 为零 零势能参考平面 弹性势能 越大 越多 相对位置 势能
1.如图所示，人从滑梯上加速滑下，人和滑梯间有摩擦力，对于其机械能的变化情况，下列判断正确的是( )
A.重力势能减小，动能增加，机械能减小
B.重力势能减小，动能不变，机械能减小
C.重力势能增加，动能增加，机械能增加
D.重力势能减小，动能增加，机械能不变
2.一质量为m的物体以加速度匀加速下降距离h的过程中，下列说法中正确的是( )
A.物体的动能增加了 B.物体的重力势能减少了
C.物体所受合力为 D.除重力以外的其他力的合力为
3.如今高层居民小区越来越多，家住高层，窗外“风光无限”，可电梯房虽好，就是怕停电，要是电梯停运了，给高层住户的生活带来很多不便。家住10楼的李同学某次停电时步行从一楼走楼梯回家，已知该同学质量为，每层楼的高度为，，则该同学在这个过程中( )
A.重力做正功 B.楼梯的支持力做负功
C.重力势能增加 D.重力势能增加
4.关于重力势能与重力做功的叙述中，正确的是( )
A.物体克服重力做功，重力势能减少
B.重力对物体做功既与始、末位置有关，也与路径有关
C.重力势能有正负之分，所以重力势能是矢量
D.重力势能与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳（J）
5.彩虹滑道在各游乐园和景区非常受欢迎。质量为70kg的游客坐在质量为10kg的橡胶圈上，一起从滑道顶端无初速滑下，最后停在滑道水平末端。若滑道顶端到末端的高度差为6m，取重力加速度大小，则此过程中橡胶圈的重力势能减小量为( )
A.4800J B.4200J C.600J D.0
6.一根粗细不均匀的绳子摆放在地面上，已知绳子的质量为5kg，绳长为1m，抓住绳子一端缓慢往上提起，直到另一端恰好离开地面，此过程需做功30J。若抓住绳子的另一端把绳子缓慢提起来，拉力做功为（g取）( )
A.10J B.20J C.30J D.50J
7.一个0.1kg的球从1.8m的高处落到地上又弹回到的1m高度，选下落起点为参考面（）下列说法正确的是( )
A.整个过程重力做功为1.8J B.整个过程重力做了1J的功
C.物体的重力势能一定减少了0.8J D.物体在地面时的重力势能为0
8.一根弹簧的弹力—位移图像如图所示，那么弹簧由伸长量为8 cm变到伸长量为4 cm的过程中( )
A.弹力所做的功是3.6 J，弹性势能减少了3.6 J
B.弹力所做的功是1.8 J，弹性势能减少了1.8 J
C.弹力所做的功是-3.6 J，弹性势能增加了3.6 J
D.弹力所做的功是-1.8 J，弹性势能增加了1.8 J
9.质量为m的物体，在距地面高h处以的加速度由静止竖直下落到地面。在此过程中，物体的重力势能和动能的变化量分别是多少
10.在离地面80 m处无初速度释放一小球，小球质量为，不计空气阻力，g取，取最高点所在水平面为参考平面，求：
(1)在第2 s末小球的重力势能．
(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量．
答案以及解析
1.答案：A
解析：人从滑梯上加速滑下，速度变大，动能增加，高度降低，重力势能减小，由于人和滑梯间有摩擦力，机械能不守恒有损失，所以机械能减小。
故选A。
2.答案：B
解析：A.物体以加速度匀加速下降距离h，则
则物体的动能增加为
故A错误；
B.物体的重力做功为
物体向下运动，重力势能减小，故B正确；
C.物体所受合力为
故C错误；
D.除重力以外的其他力的合力为
故D错误。
故选B。
3.答案：C
解析：A.李同学所受重力方向竖直向下，从1楼走到10楼，末位置高于初位置，所以重力做负功。故A错误；
B.当李同学受到楼梯的支持力时，支持力的作用点并没有发生位移，所以楼梯的支持力不做功。故B错误；
CD.重力做负功，重力势能增加，有
故C正确；D错误。
故选C。
4.答案：D
解析：A.物体上升的过程，克服重力做功，重力势能增加，A错误；B.重力对物体做功只与始、末位置有关，与路径无关，B错误；C.重力势能有正负之分，但重力势能是标量，正负值是相对参考平面而言的，C错误；D.重力势能与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳（J），D正确。故选D。
5.答案：C
解析：橡胶圈的重力势能减小量为
故选C。
6.答案：B
解析：提起绳子过程中，拉力做功，h表示重心上升的高度。计算可知第一次重心升高0.6m，故第二次重心升高0.4m，对应拉力做功20J。
7.答案：C
解析：ABC.整个过程重力做功为所以物体的重力势能减少了0.8J。故AB错误，C正确；D.物体在地面时的重力势能为故D错误，故选C。
8.答案：B
解析：根据弹簧的弹力—位移图像可知，图线与x轴所围图形的面积表示弹力所做的功，由图像可得弹簧由伸长量为8 cm变到伸长量为4 cm过程弹力所做的功为，弹簧弹力做了多少正功，弹性势能就减少多少，所以弹性势能减少了1.8 J，B正确，A、C、D错误.
9.答案：重力势能减小了mgh；动能增加了
解析：根据重力做功与重力势能变化的关系得
由静止竖直下落到地面，在此过程中，，所以重力势能减小了mgh。
在此过程中，根据牛顿第二定律得
根据动能定理得
所以，动能增加了。
10.答案：(1)-40 J
(2)50 J；减少50 J
解析：(1)在第2 s末小球所处的高度：
重力势能
说明小球在参考平面的下方．
(2)在第3 s末小球所处的高度
第3 s内重力做功：，即小球的重力势能减少50 J.