高中物理 第4章 机械能和能源 3 势能学业分层测评 教科版必修2

3 势能(建议用时：45分钟)学业达标1下列关于重力势能的说法正确的是()A重力势能的大小只由重物本身决定B所处位置高的物体，则重力势能就大C在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D重力势能实际上是物体和地球所共有的【解析】重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积，故选项A、B都不对；重力势能具有相对性，零势能位置的选取是任意的，地面不一定是零势能位置，选项C错误；重力是物体与地球间的作用力，重力势能实际上也是地球与物体共有的，重力势能具有系统性，选项D正确【答案】D2(2016汉中高一检测)当重力对物体做正功时，物体的重力势能和动能可能的变化情况，下面说法正确的是()A重力势能一定增加，动能一定减少B重力势能一定减少，动能一定增加C重力势能一定减少，动能不一定增加D重力势能不一定减少，动能一定增加【解析】只要重力做正功，重力势能一定减少，动能的变化要看合外力做功，与重力做功没有直接关系，C对【答案】C3如图439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() 【导学号：67120078】图439A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【解析】由物体处于静止状态可知，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，故弹簧的弹性势能应先减小后增大【答案】D4物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是()【解析】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Epmgh，故物体下落高度h时的重力势能EpEp0EpEp0mgh，即Eph图象为倾斜直线，B正确【答案】B5(多选)关于重力势能，下列说法中正确的是()A物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大C一个物体的重力势能从5 J变化到3 J，重力势能变大了D在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零【解析】重力势能具有相对性，零势能面的选取不同，其数值也不同，选项A错误，D正确；物体若在零势能面下方，物体与零势能面的距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B错误；重力势能为标量，其“”“”表示重力势能的大小，5 J小于3 J，选项C正确【答案】CD6一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)()A重力做功为1.8 JB重力做了0.55 J的负功C物体的重力势能一定减少0.55 JD物体的重力势能一定增加1.25 J【解析】整个过程中重力做功WGmgh0.1100.55 J0.55 J，故重力势能减少0.55 J，所以选项C正确【答案】C7. (2016厦门高一检测)如图4310所示，将一木球靠在轻质弹簧上，压缩后松手，弹簧将木球弹出已知弹出过程弹簧做了40 J的功，周围阻力做了10 J的功，此过程()图4310A弹簧弹性势能减小10 JB弹簧弹性势能增加40 JC木球动能减小10 JD木球动能增加30 J【解析】弹簧弹力做了40 J的功，弹性势能减少了40 J，选项A、B错误；合外力对木球做功为30 J，木球动能增加了30 J，选项C错误，选项D正确【答案】D8在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面求：(1)在第2 s末小球的重力势能；(2)在第3 s内重力所做的功及重力势能的变化【解析】(1)在第2 s末小球所处的高度为：hgt21022 m20 m重力势能为：Epmgh0.210(20)J40 J.(2)在第3 s末小球所处的高度为hgt21032 m45 m.第3 s内重力做功为：WGmg(hh)0.210(2045)J50 JWG0，所以小球的重力势能减少，且减少了50 J.【答案】(1)40 J(2)50 J减少了50 J能力提升9(多选)(2016锦州高一检测)质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是() 【导学号：67120079】A物体重力做的功为mghB物体所受阻力做功为C物体重力势能减少了mghD物体克服阻力所做的功为【解析】因物体的加速度为g，由牛顿第二定律可知，mgFfma解得空气阻力Ffmg.重力做功WGmgh，阻力做功Wfmgh，A、D对，B错；重力做功与重力势能变化的关系WGEp，重力做正功，故重力势能减小mgh，C正确【答案】ACD10如图4311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4311An(n1)mghBn(n1)mghCn(n1)mgh Dn(n1)mgh【解析】本题关键在于分析各块砖的重心位置变化情况，从而找出n块砖的重力势能变化把n块砖看做一个整体，其总质量是Mnm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在高处，所以n块砖的初始重力势能为E1.当n块砖叠放在一起时，其总高度为Hnh，其总的重心位置在处，所以末态重力势能为E2nmg，人做的功至少等于重力势能的增量，即WEpE2E1.【答案】B11如图4312所示，一条铁链长为2 m，质量为10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为多少？铁链的重力势能变化了多少？图4312【解析】铁链从初状态到末状态，它的重心位置提高了h，因而铁链克服重力所做的功为Wmgl109.82 J98 J铁链的重力势能增加了98 J.铁链重力势能的变化还可由初、末状态的重力势能来分析设铁链初状态所在水平位置为零势能参考平面，则Ep10，Ep2，铁链重力势能的变化EpEp2Ep1109.82 J98 J，即铁链重力势能增加了98 J.【答案】98 J增加了98 J12金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑包括地上101层，地下3层，高420.5 m，距地面341 m的第88层为观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底假如一质量为60 kg的游客在第88层观光(g取10 m/s2)(1)求以地面为参考平面时游客的重力势能；(2)若游客乘电梯从地面上升到88层，重力做功与重力势能的变化各是多少？ 【导学号：67120080】【解析】(1)以地面为参考平面，游客相对地面的高度为341 m.Epmgh6010341 J2.0105 J.(2)游客上升过程中重力做负功，WGmgh2.0105 J.Ep2mgh6010341 J2.0105 JEp10由EpEp2Ep12.0105 J.即重力势能增加约2.0105 J，或由重力做功与重力势能的变化关系可知重力做负功约2.0105 J，重力势能增加约2.0105 J.【答案】(1)2.0105 J(2)重力做功2.0105 J重力势能增加2.0105 J