第四章　机械能及其守恒定律 4　势能--2026教科版高中物理必修第二册章节练

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2026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.(多选题)(2025四川广安期中)关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是(　　)
A.重力势能是物体和地球这个系统共有的能量
B.物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加
C.重力做功的多少与重力势能改变量的大小相等
D.重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取有关
4.(2025四川攀枝花月考)如图所示,在水平地面上平铺着n块砖,每块砖的质量为m、厚度为h。如果工人将砖一块一块地叠放起来,那么工人至少做功(　　)
A.n(n-1)mgh　　　B.n(n-1)mgh
C.n(n+1)mgh　　　D.n(n+1)mgh
题组四　弹性势能
5.(2025四川成都月考)如图甲所示,一滑块沿光滑的水平面向左运动,与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短,然后反向弹回,弹簧始终处在弹性限度内,图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像,则弹簧的压缩量由8 cm变为4 cm时,弹簧弹力所做的功以及弹性势能的改变量分别为(　　)
　
A.3.6 J、-3.6 J　　　B.-3.6 J、3.6 J
C.1.8 J、-1.8 J　　　D.-1.8 J、1.8 J
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(　　)
甲
　乙
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.(2025四川德阳期末联考)如图所示,质量为m的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3,在空中达到的最高点位置2的高度为h,已知重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)
A.足球由1运动到2的过程中,重力做的功为mgh
B.足球由1运动到3的过程中,重力做的功为2mgh
C.足球由2运动到3的过程中,重力势能减少了mgh
D.如果没有选定参考平面,就无法确定重力势能变化了多少
2.(2025四川资阳重点中学联考)物体从某高度处开始做自由落体运动,以地面为重力势能参考平面,下列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(　　)
　　　　　　
3.(2025四川攀枝花月考)如图,质量为0.5 kg的小球,从桌面以上h1=1.2 m的A点落到地面的B点,桌面高h2=0.8 m。若以桌面所处平面为零势能面。(g取10 m/s2)求:
(1)小球在A、B两点时的重力势能;
(2)小球下落过程中重力势能的变化量;
(3)下落过程重力做的功。
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 2.A 3.ABC 4.B 5.C 6.ABC
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.ABC　重力是地球对物体吸引产生的,没有地球就不会有重力,也不存在重力势能,重力势能具有系统性,故A正确;物体克服重力做功,说明重力做负功,物体上升,则重力势能增加,故B正确;因为WG=-ΔEp,即重力做功的多少与重力势能改变量的大小相等,故C正确;重力做功与初、末位置的高度差有关,与零势能面(参考平面)的选取无关,故D错误。
4.B　取n块砖的整体为研究对象,叠放起来后整体的重心距地面nh,原来的重心距地面h,故有W=ΔEp=nmg×nh-nmg×h=n(n-1)mgh,B正确。
5.C　弹簧的压缩量由8 cm变为4 cm,弹簧弹力做正功,根据F-x图线与横轴围成的面积表示弹力做的功,得W=×0.08×60 J-×0.04×30 J=1.8 J,据W=-ΔEp知,弹性势能减少1.8 J,故A、B、D错误,C正确。
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,弹性绳子中无弹力不做功,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.C　足球由1运动到2的过程中,高度增加,重力做负功,应用-mgh表示,A错误;足球由1运动到3的过程中,足球的初、末位置高度一致,重力不做功,B错误;足球由2运动到3的过程中,足球的高度越来越小,重力做正功,重力势能减少,2、3两位置的高度差是h,所以重力势能减少了mgh,C正确;分析重力势能的变化,只要找出高度的变化即可,与选不选定参考平面没有关系,D错误。
2.B　设物体开始下落时的重力势能为Ep0,物体下落高度为h的过程中重力势能减少量ΔEp=mgh,故物体下落高度h时的重力势能Ep=Ep0-mgh,即Ep-h图线为倾斜直线,B正确。
3.答案　(1)6 J　-4 J　(2)-10 J　(3)10 J
解析　(1)小球在A点的重力势能为Ep1=mgh1=6 J,
小球在B点的重力势能为Ep2=-mgh2=-4 J。
(2)重力势能的变化量为
ΔEp=Ep2-Ep1=-4 J-6 J=-10 J。
(3)重力做的功为W=-ΔEp=10 J。
4.答案　(1)-mgL(1+ sin θ)　-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=-g· sin θ=-mgL sin θ
右边一半链条的重力势能为Ep2=-g·=-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E'p=-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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