广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版必修2：4.2动能 势能 课时作业（含解析）

4.2动能势能
课时作业（含解析)
1．一个小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功5
J，除重力之外其他力做功2
J．则小球运动过程中，下列说法不正确的是
A．在a点的重力势能比在b点多5
J
B．在a点的动能比在b点少7
J
C．在a点的机械能比在b点少2
J
D．在a点的机械能比在b点多2
J
2．某同学在桌面上用一个小钢球和一个弹簧来探究弹簧的弹性势能．弹簧一端固定(如图所示)，另一端用钢球压缩弹簧后释放，钢球被弹出后落地．他发现弹簧压缩得越多，钢球被弹出得越远，由此能得出的结论应是(　　)
A．弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大
B．弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越小
C．弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越大
D．弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越小
3．改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变．在下列几种情况下，汽车的动能保持不变的是
A．质量不变，速度增大到原来的2倍
B．速度不变，质量增大到原来的2倍
C．质量减半，速度增大到原来的4倍
D．速度减半，质量增大到原来的4倍
4．下列关于动能的说法正确的是(　　)
A．两个物体中，速度大的动能也大
B．某物体的速度加倍，它的动能也加倍
C．做匀速圆周运动的物体动能保持不变
D．某物体的动能保持不变，则速度一定不变
5．对于质量一定的物体，下面说法正确的是（
）
A．物体的速度发生变化，动能一定变化
B．物体的动能发生变化，速度一定变化
C．物体的速度不变，动能可能改变
D．物体的动能不变，速度一定不变
6．为了安全，跨河大桥通常建成拱形，如图所示，、为水平面上的两点，点为拱桥的最高点，且最高点距离水平面的高度为，一质量为的卡车以恒定不变的速率由经到达点。则（　　）
A．由于、在同一水平面上，则卡车在整个运动过程中重力始终不做功
B．卡车的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功
C．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功
D．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功
7．如图所示是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验示意图，下列对于此图的分析错误的是（
）
A．比较甲和乙，说明质量相等的物体被举得越高，势能越大
B．比较甲和丙，说明在同一高度处，质量越小的物体势能越小
C．比较乙和丙，说明质量越大的物体，势能越大
D．小木桩进入沙中越深，说明物体对木桩做的功越多
8．关于物体的弹性势能，下面说法中正确的是(　　)
A．拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
B．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
C．拉伸长度相同时，k越大的弹簧，弹性势能越大
D．弹簧变长时，它的弹性势能一定变大
9．设想在地面上通过火箭将质量为m的人造小飞船送入预定轨道，至少需要做功W。若预定轨道半径为r，地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，忽略空气阻力，不考虑地球自转的影响。取地面为零势能面，则下列说法错误的是（
）
A．地球的质量为
B．小飞船在预定轨道的周期为
C．小飞船在预定轨道的动能为
D．小飞船在预定轨道的势能为
10．下列对重力势能的理解正确的是（
）
A．物体做匀速直线运动时，其重力势能一定不变
B．当重力对物体做功时，该物体具有的重力势能也一定变化
C．物体重力势能的数值随选择的参考平面的不同而不同
D．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
11．一个质量为1kg的物体，位于离地面高1.5m处，比天花板低2.5m.以地面为零势能位置时，物体的重力势能等于_____J；以天花板为零势能位置时，物体的重力势能等于_____J(g取10m／s2).
12．如图所示，质量为m、的小球（可视为质点）从地面上方H高处无初速度释放，落地后地而被砸出一个深为h的坑。全过程中，物体重力势能减少___，合力对物体做的总功为_________。
13．质量为的钢球，从离地面高处自由下落。取。
（1）选取地面为参考平面，内钢球重力势能减少了多少？末钢球的重力势能为多少？
（2）如果选取地面上方处的平面为参考平面，末它的重力势能为多少？
（3）如果选取自由下落的出发点所在水平面为参考平面，末它的重力势能为多少？
14．如图所示，弹簧处于原长时，其右端位于点。现将弹簧由点拉到点，使其伸长（仍处于弹性限度内），思考并讨论以下问题：
（1）弹簧的弹性势能如何变化？弹性势能与拉力做的功有什么关系？
（2）拉力是恒力吗？怎样计算拉力做的功？
（3）作出图象并类比图象中面积的含义，思考图象中“面积”有何物理意义？当时，其表达式是怎样的？
参考答案
1．D
【解析】
A．根据重力做功与重力势能变化的关系可知，从a到b过程中，重力做功5J，重力势能减少了5J，即a点的重力势能比在b点多5J．故A正确，不符合题意；
B．外力对物体做的总功为W总=5J+2J=7J，根据动能定理可得，动能增加7J，则在a点的动能比在b点少7J，故B正确，不符合题意；
CD．根据“功能原理”可知，从a点到b点的过程中，除重力之外其它力做功2J，则物体的机械能增加了2J，即在a点的机械能比在b点的机械能少2J，故C正确，不符合题意；D错误，符合题意。
2．A
【解析】钢球离开桌面后做平抛运动，根据分运动公式，有：水平方向：S=v0t；竖直方向：H=gt2；解得：v0=S；故平抛的初动能为：Ek0=mv02=；根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能为：Ep=Ek0=；可知，钢球被弹出得越远，S越大，弹簧的弹性势能Ep越大，由此能得出的结论应是：弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。故A正确，BCD错误。故选A。
点睛：本题关键根据平抛运动的分位移公式测量钢球的初速度，得到初动能，最后根据机械能守恒定律求解弹簧储存的弹性势能．
3．D
【解析】
A.根据动能的公式可知，若质量不变，速度增大到原来的2倍，则，A错误；
B.若速度不变，质量增大到原来的2倍，则，B错误；
C.若质量减半，速度增大到原来的4倍，则，C错误；
D.速度减半，质量增大到原来的4倍，则，D正确．
故选D。
4．C
【解析】
A．根据
Ek=mv2
可知两个物体中，速度大的动能不一定大，故A错误；
B．某物体的速度加倍，它的动能变为原来的4倍，故B错误；
C．做匀速圆周运动的物体速度的大小不变，则动能保持不变，故C正确；
D．某物体的动能保持不变，则速度大小不变，方向不一定不变，则速度不一定不变，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
物体的速度发生变化，可能是速度方向变化，动能不一定变化，选项A错误；物体的动能发生变化，速度大小一定变化，则速度一定变化，选项B正确；物体的速度不变，动能一定不变，选项C错误；物体的动能不变，速度的方向可能变化，则速度不一定不变，选项D错误.
6．D
【解析】
由M到O的过程中，卡车向高处运动，重力势能增大，重力做负功，由O到N的过程中，卡车向低处运动，重力势能减小，重力做正功。
A．
由于、在同一水平面上，则卡车在整个运动过程中重力始终不做功，与分析不符，故A错误；
B．
卡车的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功，与分析不符，故B错误；
C．
卡车的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功，与分析不符，故C错误；
D．
卡车的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功，与分析相符，故D正确。
故选：D。
7．C
【解析】
重力势能跟物体的质量和高度有关系，物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。实验中采用控制变量法来研究重力势能的影响因素。
A．
比较甲和乙，说明质量相等的物体被举得越高，势能越大，故A正确不符合题意；
B．
比较甲和丙，说明在同一高度处，质量越小的物体势能越小，故B正确不符合题意；
C．比较乙和丙时，物体的质量和高度都不相同，不能得出选项C中的结论，故C错误符合题意；
D．根据题意可知，小木桩进入沙中越深，说明物体对木桩做的功越多，故D正确不符合题意。
故选：C。
8．BC
【解析】A、弹簧拉伸时的弹性势能与压缩时的弹性势能的大小关系要通过弹簧的伸长量与压缩量比较，而不是单纯的伸长与压缩，故A错误；
B、发生弹性形变或虽然不是弹性形变，但存在一定的恢复形状的趋势的情况下，物体具有弹性势能，故B正确；
C、由得知，在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大，故C正确；
D、当弹簧变长时，它的弹性势能不一定增大，若弹簧处于压缩状态时，弹簧变长，但依然为压缩状态，弹簧的弹性势能减小，故D错误。
故选BC
点睛：弹性势能是因为物体发生弹性形变时，各部分之间存在着弹力相互作用而产生的；
弹性势能的大小随各部分之间相对位置变化而变化，弹性势能是以弹力的存在为前提的；
对于弹簧，弹簧形变量越大，弹性势能越大，形变量包括伸长量和压缩量，据此解答。
9．ABC
【解析】
A.
根据
可知地球的质量为
，A错误；
B.
根据
可得
，B错误；
C．根据
，可知小飞船在预定轨道的速率满足关系
可得小飞船在预定轨道的动能为
，C错误；
D．飞船在预定轨道的势能
，D正确；
故选ABC。
10．BC
【解析】
A．做匀速直线运动的物体，只要它的重力做功，即高度发生变化，它的重力势能就一定发生变化，故A错误；
B．重力做功是物体重力势能变化的原因，重力做功，重力势能一定发生变化，故B正确；
C．重力势能的大小是相对参考面而言的，如果选择的参考面不同，则物体的重力势能也一定不同，故C正确；
D．重力势能是相对量，只有确定一个参考平面，重力势能才有确定值，在地面上的物体，重力势能不一定为零，故D错误。
故选：BC。
11．
15
-25
【解析】
取地面为重力势能零势面，位于离地面高处时，高度为，物体的重力势为：，
以天花板为零势能位置时，物体的高度为，物体的重力势能为：。
点睛：本题是对重力势能公式的直接考查，解决本题的关键知道重力势能的大小与零势能的选取有关，知道公式中
是物体是相对于零势能面的高度。
12．
0
【解析】小球共下降了（H+h）高度，故重力势能一定减小了mg（H+h）；下降的整个过程动能的增加量为零，故整个过程中合力做功一定为零；
点睛：功是能量转化的量度有一些具体形式：重力做功是重力势能的变化的量度；合力做功是动能变化的量度．
13．（1）
（2）
（3）
【解析】
（1）内钢球下落的高度为
减少的重力势能
末钢球离地面的高度为
末钢球的重力势能为
。
（2）末钢球离地面上方处的平面的高度为
此时钢球的重力势能为
。
（3）末钢球离出发点的竖直距离为此时钢球的重力势能为
。
14．（1）弹簧的弹性势能变大。拉力做的功越多，弹簧储存的弹性势能越大且拉力做的功等于弹簧的弹性势能。（2）拉力F是变力，（3）阴影部分面积代表拉力做的功即弹性势能，当时，，为弹簧的劲度系数，为弹簧的伸长量。
【解析】
（1）弹簧的弹性势能变大。拉力做的功越多，弹簧储存的弹性势能越大且拉力做的功等于弹簧的弹性势能。
（2）拉力F是变力，故不能用计算拉力的功。若将从A到B的过程分成很多小段、、…在各个小段上拉力可近似认为是不变的。各小段上拉力做的功分别是、、…拉力在整个过程中做的功
（3）根据胡克定律，图象是一条过原点的倾斜直线，如图。
阴影部分面积代表拉力做的功即弹性势能，当时，，为弹簧的劲度系数，为弹簧的伸长量。