粤教版（2019）高中物理 必修第二册 课时分层作业15　势能word版含答案

课时分层作业(十五)　势能
(建议用时：25分钟)
◎考点一　重力的功和重力势能
1．关于重力势能，下列说法正确的是(　　)
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．处在同一高度的物体，具有的重力势能相同
C．重力势能是标量，不可能有正、负值
D．浮在海面上的小船的重力势能一定为零
A　[重力势能具有系统性，重力势能是物体与地球共有的，故A正确；重力势能等于mgh，其中h是相对于参考平面的高度，参考平面不同，h不同，另外质量也不一定相同，故处在同一高度的物体，其重力势能不一定相同，选项B错误；重力势能是标量，但有正负，负号表示物体在零势能参考平面的下方，故C错误；零势能面的选取是任意的，并不一定选择海平面为零势能面，故浮在海面上的小船的重力势能不一定为零，选项D错误。]
2．一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则(　　)
A．铁棒的重力势能增加了300 J
B．铁棒的重力势能增加了150 J
C．铁棒的重力势能增加量为0
D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定
B　[铁棒的重心升高的高度h＝0.25 m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔEp＝mgh＝600×0.25 J＝150 J，故B正确。]
3．(多选)物体在某一运动过程中，重力对它做了40 J的负功，下列说法中正确的是(　　)
A．物体的高度一定升高了
B．物体的重力势能一定减少了40 J
C．物体重力势能的改变量不一定等于40 J
D．物体克服重力做了40 J的功
AD　[重力做负功，物体位移的方向与重力方向之间的夹角一定大于90°，所以物体的高度一定升高了，A正确；由于WG＝－ΔEp，故ΔEp＝－WG＝40 J，所以物体的重力势能增加了40 J，B、C错误；重力做负功又可以说成是物体克服重力做功，D正确。]
4．如图所示，甲、乙是两个质量不同的物体m甲＜m乙，若取桌面为参考平面，甲在桌面上，乙在地面上。甲、乙的重力势能分别为Ep1、Ep2，则有(　　)
A．Ep1＞Ep2　　　　 B．Ep1＜Ep2
C．Ep1＝Ep2 D．无法判断
A　[以桌面为零势能面，物体甲相对于零势能面的高度为0，则甲的重力势能为Ep1＝0；物体乙在零势能面的下方，重力势能比零小，为负值，即Ep2＜0，所以有：Ep1＞Ep2。故A正确，B、C、D错误。]
5.如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则(　　)
A．沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B．两小球到达C点和D点时，重力做功相等
C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等
D　[不管选哪一点所在平面为参考平面，A点和B点相对参考平面的竖直高度均相等，所以两小球重力势能相等。两小球到C点和D点时，重力势能不相等。重力势能Ep＝mgh，具有相对性，如果选A、P、B三点所在平面为参考平面，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点所在平面为参考平面，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值。另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体始、末两点在竖直方向的高度差，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度差不等，所以，重力做功不相等。故选项D正确。]
◎考点二　弹力的功和弹性势能
6．(多选)关于弹性势能，下列说法正确的是(　　)
A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变
C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
AB　[任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变，选项AB正确。物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，物体就不具有弹性势能，选项C错误。弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关，选项D错误。]
7．如图所示为弹弓的图片，将弹丸放在图中的皮兜中，一手握住把手，另一只手握紧皮兜，用力将橡皮筋拉长，放手后弹丸将被射出。用力将橡皮筋拉伸的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．弹性势能主要储存在把手上
B．弹性势能主要储存在皮兜上
C．弹性势能主要储存在橡皮筋上
D．弹性势能主要储存在手上
C　[用力拉橡皮筋时，橡皮筋发生了明显的弹性形变，弹性势能主要储存在橡皮筋上，C正确。]
8.如图所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，则这两次弹力做功的关系为(　　)
A．W1C．W2＝2W1 D．W1＝W2
D　[弹力做功与路径无关，只与初、末位置有关，两次初、末位置相同，故W1＝W2，D正确。]
9.如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体将向右运动。在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．弹簧的弹性势能逐渐减小
B．弹簧的弹性势能逐渐增大
C．弹簧的弹性势能先增大后减小
D．弹簧的弹性势能先减小后增大
D　[由于在力F的作用下物体处于静止状态，此时弹簧处于压缩状态，撤去F后，物体在向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，所以弹簧的弹性势能先减小后增大。]
(建议用时：15分钟)
10．如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，物体将缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法正确的是(　　)
A．重力做功－mgh，重力势能减少mgh
B．弹力做功－WF，弹性势能增加WF
C．重力势能增加mgh，弹性势能增加FH
D．重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mgh
D　[可将整个过程分为两个阶段，一是弹簧伸长到物体刚要离开地面阶段，拉力克服弹力做功WF1＝－W弹，等于弹性势能的增加；二是弹簧长度不变，物体上升h阶段，拉力克服重力做功WF2＝－WG＝mgh，等于重力势能的增加。又WF1＋WF2＝WF，故弹性势能增加WF－mgh。]
11.如图所示，在水平面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如果人工将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功(　　)
A．n(n－1)mgh
B．n(n－1)mgh
C．n(n＋1)mgh
D．n(n＋1)mgh
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项正确。]
12．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度关系的是(　　)
B　[设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h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－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep?h图像为倾斜直线，B正确。]
13．吊车以的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，(不计空气阻力)求：
(1)吊车钢索的拉力对物体做的功为多少？
(2)重力做的功为多少？
(3)物体的重力势能变化了多少？
[解析]　(1)设吊车钢索的拉力为F，对物体由牛顿第二定律可得
mg－F＝m·g
化简可得拉力F＝mg
所以吊车钢索的拉力对物体做的功W＝Fh＝mgh。
(2)由于物体向上运动，所以重力做负功：W＝－mgh。
(3)由功能关系可知，重力做了多少负功，重力势能就增加多少，所以物体的重力势能增加了mgh。
[答案]　(1)mgh　(2)－mgh　(3)增加了mgh
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