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[K12配套]2017_2018学年高中物理课时跟踪检测六势能的改变鲁科版必修2

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课时跟踪检测(六) 势能的改变
1.关于重力势能,以下说法中正确的是( ) A.某个物体处于某个位置,重力势能的大小是唯一确定的 B.重力势能为 0 的物体,不可能对别的物体做功 C.物体做匀速直线运动时,重力势能一定不变 D.只要重力做功,重力势能一定变化 解析:选 D 选取不同的零势能面,则同一位置的物体的重力势能是不同的,A 错误。 重力势能为零只是表明物体处于零势能面上,它对其他物体同样可以做功,B 错误。物体若 在竖直方向做匀速直线运动,则物体的高度变化,重力势能也会发生变化,C 错误。重力做 功是重力势能变化的量度,故若重力做功,重力势能一定发生变化,故 D 正确。 2.(多选)关于弹性势能,以下说法正确的是( ) A.发生弹性形变的物体都具有弹性势能 B.只有弹簧在发生形变时才具有弹性势能 C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化 D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳 解析:选 ACD 发生弹性形变的物体的各部分之间,具有的势能叫弹性势能,A 正确、B 错误;弹性势能跟重力势能一样,可以与其他形式的能相互转化,C 正确;所有能的单位与 功的单位相同,都是焦耳,D 正确。 3.一物体在自由下落过程中,重力做了 2 J 的功,则( ) A.该物体重力势能减少,减少量等于 2 J B.该物体重力势能减少,减少量大于 2 J C.该物体重力势能减少,减少量小于 2 J D.该物体重力势能增加,增加量等于 2 J 解析:选 A 物体下落时重力做正功,重力势能减少,减少量等于重力做的功,故 A 正确。 4.(多选)物体在运动过程中,克服重力做功为 50 J,则( ) A.重力做功为 50 J B.物体的重力势能一定增加了 50 J C.物体的动能一定减少了 50 J D.重力做了 50 J 的负功 解析:选 BD 克服重力做功 50 J,即重力做了 50 J 的负功,A 错,D 对。由重力做功 与重力势能改变的关系知,物体的重力势能增加了 50 J,B 对。增加的重力势能并不一定全 部由动能转化而来,C 错。
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5.如图 1,静止的物体沿不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上,轨道高度为 H, 桌面距地面高为 h,物体质量为 m,重力加速度为 g,则以下说法正确的是( )

图1

A.物体沿竖直轨道下滑到桌面上,重力势能减少最少

B.物体沿曲线轨道下滑到桌面上,重力势能减少最多

C.以桌面为参考平面,物体重力势能减少 mgH

D.以地面为参考平面,物体重力势能减少 mg(H+h)

解析:选 C 重力做功与路径无关,所以无论沿哪条轨道下落,重力做功相同,重力做

功 W=mgH,再由 W=-Δ Ep,所以 Δ Ep=-mgH,即物体重力势能减少 mgH,故 C 正确,A、B、

D 错误。

6.用绳子吊起质量为 m 的物体,使它以加速度 a 匀加速升高 h,在此过程中,物体增

加的重力势能为( )

A.mgh

B.mgh+mah

C.mgh-mah

D.mah

解析:选 A 此过程中重力做功 WG=-mgh,重力势能的变化 Δ Ep=-WG=mgh,A 正确。

7. (多选)如图 2 所示,轻质弹簧拴着小球放在光滑水平面上,小球在 O 点时弹簧的长 度为原长。现将小球拉至 A 点后释放,则小球在 A、B 间往复运动,下列说法正确的是( )

图2 A.从 B 到 O,小球的速度不断减小 B.在 O 处弹簧的弹性势能最小 C.从 B 到 O,小球的速度不断增大 D.在 B 处弹簧的弹性势能最小 解析:选 BC 弹簧的弹性势能与它的形变量有关,小球在 O 点时弹簧的长度为原长, 弹性势能最小,故 B 正确、D 错误;从 B 到 O,弹力方向向右,小球向右做加速度逐渐减小 的加速运动,速度不断增大,故 A 错误、C 正确。
8.(多选)把一个物体从地面竖直向上抛出去,该物体上升的最大高度是 h,若物体的 配套学习资料 K12 页脚内容

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质量为 m,所受的空气阻力恒为 f,则从物体被抛出到落回地面的全过程中( )

A.重力做的功为零

B.重力做的功为 2mgh

C.空气阻力做的功为零

D.空气阻力做的功为-2fh

解析:选 AD 上升过程中重力做的功为-mgh,下降过程中重力做的功为 mgh,所以整

个过程中重力做的功为零,A 正确、B 错误;上升过程中阻力向下,故阻力做功 Wf=-fh,

下降过程中,阻力向上,故阻力做功 Wf′=-fh,所以整个过程中阻力做功为-2fh,故 C

错误、D 正确。

9.如图 3 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( )

图3 A.n(n-1)mgh B.12n(n-1)mgh C.n(n+1)mgh D.12n(n+1)mgh 解析:选 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12nh,原来的 重心距地面12h,故有 W=Δ Ep=nmg×12nh-nmg×12h=12n(n-1)mgh,B 正确。 10. (多选)如图 4 所示,倾角 θ =30°的粗糙斜面固定在地面上,长为 l、质量为 m、 粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳 连接,物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此 过程中( )

图4 A.软绳重力势能共减少了12mgl
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B.软绳重力势能共减少了14mgl C.软绳重力势能的减少等于软绳的重力所做的功 D.软绳重力势能的减少等于物块对它做的功与软绳克服自身重力、摩擦力所做功之和 解 析 : 选 BC 选 斜 面 顶 端 为 参 考 平 面 , 软 绳 重 力 势 能 共 减 少 : mg??????-12 lsin θ ???-???-12 l??????=14mgl,A 错误,B 正确;根据重力做功与重力势能变化的关 系知道,软绳重力势能的减少等于软绳的重力所做的功,C 正确,D 错误。 11.在离地面 80 m 处无初速度释放一小球,小球质量为 m=200 g,不计空气阻力,g 取 10 m/s2,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。 解析:(1)在第 2 s 末小球所处的高度: h=-12gt2=-12×10×22 m=-20 m。 重力势能 Ep=mgh=0.2×10×(-20)J=-40 J Ep<0 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 h′=-12gt′2=- 12×10×32 m=-45 m。 第 3 s 内重力做功:W=mg(h-h′)=0.2×10×(-20+45)J=50 J,即小球的重力势 能减少 50 J。 答案:(1)-40 J (2)50 J 减少 50 J 12.如图 5 所示,一质量为 m、半径为 r、体积为 V 的铁球,用一细线拴住,慢慢地放入 横截面积为 S、深度为 h 的水中。已知水的密度为 ρ ,求铁球从刚与水面接触至与杯底接触 的过程中,水与铁球的重力势能分别变化了多少,水与铁球组成的系统的总重力势能变化了 多少。
图5 解析:铁球下落到杯底的过程中,铁球重力势能的变化 Δ Ep1=-mgh,即重力势能减少 了 mgh。 此过程水面上升了 Δ h,因为上升的水的体积等于铁球的体积,所以有 S·Δ h=V,Δ h V =S,上升的水的质量
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KK12 配套学习资料 Δ m=ρ V,故水的重力势能增加了
Δ Ep2=Δ mg???h+Δ2h???-Δ mgr=ρ Vg???h+2VS-r???。
水与铁球组成的系统的总重力势能变化了
Δ Ep=Δ Ep1+Δ Ep2=-mgh+ρ gV ???h+2VS-r???。 答案:减少了 mgh 增加了 ρ gV ???h+2VS-r??? -mgh+ρ gV ???h+2VS-r???
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