四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：4.3势能 跟踪训练（含解析）

4.3势能
课时作业（含解析)
1．关于重力做功和重力势能的变化，下列叙述正确的是（　　）
A．做竖直上抛运动的物体，在上升阶段重力做负功，重力势能减少
B．做竖直上抛运动的物体，在上升阶段重力做正功，重力势能增加
C．做平抛运动的物体，重力势能在不断减少
D．只要物体的高度降低，其重力势能一定在增加
2．前一段时间朝鲜连续进行导弹试验，威胁半岛安全，受到国际社会的谴责．导弹在发射升空过程中，有关重力做功和导弹重力势能说法正确的是
A．重力做正功，重力势能减少
B．重力做正功，重力势能增加
C．重力做负功，重力势能增加
D．重力做负功，重力势能减少
3．物体做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列图象中，能正确描述物体的重力势能与下落速度的关系的图象是（
）
A．B．C．D．
4．如图所示，a、b、c三木块通过不可伸长的轻质细绳和轻质光滑滑轮连接，处于静止状态。其中AB细绳的B端与滑轮的转轴连接，A端固定于天花板上。现将A端沿天花板向右缓慢移动，移动过程中系统处于平衡状态。移动过程中各物理量变化的说法，正确的是（　　）
A．斜面对木块a的摩擦力增大
B．细绳对木块c的拉力增大
C．地面对斜面体的支持力增大
D．木块c的重力势能增大
5．电势的定义：在电场中，某点电荷的电势能跟它所带的电荷量之比，叫做这点的电势（）。类似地，我们把质点在地面附近某点的重力势能与质点质量的比值叫做该点的重力势，则以地面为参考平面，离地面竖直高度为h处的重力势为（　　）
A．g
B．－g
C．gh
D．－gh
6．下列运动中的物理量，不变的是（　　）
A．平抛运动中的重力势能
B．平抛运动中的加速度
C．匀速圆周运动中的线速度
D．匀速圆周运动中的向心加速度
7．如图所示，桌面离地高h
，质量为m的小球从离桌面高H
处自由落下，不计空气阻力，选取桌面为零势能面，则小球触地前瞬间的重力势能为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关（　　）
A．弹簧的长度
B．弹簧的劲度系数
C．弹簧的形变量
D．弹簧的原长
9．关于重力势能，下列说法中正确的是（　　）
A．重力势能为零的物体，有可能对别的物体做功
B．物体做匀速直线运动时，其重力势能一定不变
C．重力对物体做正功，物体的重力势能一定增加
D．重力对物体做正功，物体的重力势能一定减少
10．如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的关系，以下正确的是(　　)
A．W1＞W2＞W3
B．W1＝W2＝W3
C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3
D．ΔEp1＜ΔEp2＜ΔEp3
11．如图所示，在光滑水平面上有A、B两物体，中间连一弹簧，已知mA＝2mB，今用水平恒力F向右拉B，当A、B一起向右加速运动时，弹簧的弹性势能为Ep1，如果用水平恒力F向左拉A，当A、B一起向左加速运动时，弹簧的弹性势能为Ep2，比较Ep1与Ep2的大小。
12．如图所示，一劲度系数k＝800N/m的轻质弹簧两端分别焊接着A、B两物体，mA＝16kg，mB＝8kg，直立于水平地面而静止，现给物体A加一个竖直向上的力F，使A由静止开始向上做匀加速运动，经0.2s，B刚要离开地面，设整个过程弹簧都处于弹性限度内（g取10m/s2）。
（1）求B刚要离开地面时，A物体上升的高度；
（2）求在此过程中所加外力F的最大值和最小值；
（3）求在此过程中弹性势能的变化量；
（4）在此过程中弹簧对A做了正功还是负功，做了多少功？
13．如图所示，桌面距地面的高度为0.8
m，一物体质量为2
kg，放在桌面上方0.4
m的支架上，g取10
m/s2。求：
(1)以桌面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？
(2)以地面为零势能参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能减少多少？
(3)以上计算结果说明什么？
参考答案
1．C
【解析】
AB．做竖直上抛运动的物体，在上升阶段，重力做负功，重力势能不断增加，故AB错误；
C．做平抛运动的物体，重力做正功，重力势能在不断减少，故C正确；
D．要物体高度降低了，重力就对物体做正功，则物体重力势能就减少，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
导弹在发射升空过程中，位移向上，重力方向向下，故重力做负功，重力势能增加，故
C正确，ABD错误。
3．D
【解析】
物体做自由落体运动，机械能守恒，则有：EP=E﹣mv2，所以势能与速度的图象为开口向下的抛物线，故D正确，ABC错误。
4．D
【解析】
AB．移动过程中系统处于平衡状态，细绳对木块c的拉力等于c所受的重力，不变，细绳对木块a的拉力不变，则斜面对木块a的摩擦力也不变，故AB错误；
C．细绳的拉力等于c所受的重力，木块b的受力不变，绳的方向不变，a和斜面体整体受力情况不变，所以地面对斜面体的支持力不变，故C错误；
D．A端沿天花板向右缓慢移动，各细绳方向不变，则木块c升高，所以木块c的重力势能增大，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
以地面为参考平面，离地面竖直高度为h处的重力势能为
根据重力势的定义有
故C正确，ABD错误。
故选C。
6．B
【解析】
A．
做平抛运动的物体，重力做了正功，可知物体的重力势能减小，故A错误；
B．
做平抛运动的物体只受重力作用，加速度等于重力加速度，做匀变速曲线运动，即加速度不变，故B正确；
C．
匀速圆周运动中的线速度，方向始终改变，故C错误；
D．
做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，物体的加速度即为向心加速度，一直指向圆心位置，即向心加速度的方向改变，故D错误。
故选B。
7．B
【解析】
取桌面为零势能面，小球触地前瞬间的重力势能为
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．BC
【解析】
弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹性势能就越大；弹簧的弹性势能与弹簧的形变量和劲度系数有关，故BC正确，AD错误。
故选BC。
9．AD
【解析】
A．重力势能为零只能说明其在零势能面上，但是重力是否能做功取决于是否有高度差，与零势能面无关，所以重力势能为零可以对别的物体做功，故A正确；
B．物体若在竖直方向做匀速直线运动，则重力势能一定改变，故B错误；
CD．重力做正功时，重力势能一定减小，故C错误，D正确。
故选AD。
10．BC
【解析】
物体沿不同的路径从A运动到B，但A、B间的高度差一定，根据重力做功公式
W=mg△h，可知，重力做功相等，即有：W1=W2=W3；故B正确，A错误；根据功能关系可知，物体克服重力做功多少，重力势能就增加多少，两者数值相等，所以就有：△Ep1=△Ep2=△Ep3；故C正确，D错误．故选BC．
【点睛】
解决本题关键掌握重力做功的特点：与路径无关，只与物体的初末位置有关．重力势能的改变量等于重力所做功的数值．
11．Ep1>Ep2
【解析】
设mB＝m，则mA＝2m，向右拉B时加速度为：，
对A物体有：kx1＝2ma1，解得：
，
当向左拉A时，加速度：，
对B物体有：kx2＝ma2，可得：
，
可见x1>x2，从而有：
Ep1>Ep2。
12．（1）0.3m；（2）480N，240N（3）－12J；（4）正功，12J
【解析】
(1)A静止时设弹簧压缩了x1，则有：kx1＝mAg，所以：
x1＝＝0.2m，
设B刚要离开地面时弹簧伸长了x2，则kx2＝mBg，所以
x2＝＝0.1m，
所以在此过程中A上升的高度：
h＝x1＋x2＝(0.2＋0.1)m＝0.3m；
(2)由位移公式：h＝at2，
代入数据解得：
a=15m/s2，
当弹簧处于压缩状态时，A受弹力向上，故有：F＋kx－mAg＝mAa
当压缩量x最大时，F最小，此时：x＝x1，
所以：Fmin＝mAg＋mAa－kx1，
代入数据解得：
Fmin＝240N；
当弹簧处于伸长状态时，A受弹力向下，故有：F－kx－mAg＝mAa
当伸长量x最大时，F最大，此时：x＝x2，
所以：Fmax＝mAg＋mAa＋kx2，
代入数据解得：
Fmax＝480N；
(3)弹性势能改变量：
ΔEp＝Ep2－Ep1＝＝－12J；
(4)由ΔEp＝－12J知弹性势能减少了12J，则弹簧对A物体做了正功为12J。
13．(1)8
J　24
J　(2)24
J　24
J　(3)见解析
【解析】
设桌面距支架高度为，，设地面距桌面高度为，。
（1）以桌面为零势能参考平面，物体在支架上具有的重力势能为：
以桌面为零势能参考平面，物体在地面的重力势能为：
物体由支架下落到地面过程中重力势能减少量为：
（2）以地面为零势能参考平面，物体在支架上具有的重力势能为：
以地面为零势能参考平面，物体在地面的重力势能为零。
物体由支架下落到地面过程中重力势能减少量为：
（3）通过上面的计算可知：。物体的重力势能是相对的，它的大小与零势能参考平面的选取有关，而物体的重力势能的变化是绝对的，它与零势能参考平面的选取无关，其变化值与重力对物体做功的多少相等。