《势能》同步练习4.doc

势能同步练习1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重力势能恒大于零或等于零C在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D重力势能是物体和地球所共有的【解析】重力势能的大小与质量、相对参考平面的高度都有关系，由于参考平面的选择，重力势能可能出现负值，参考平面可任意选取，故地面上物体的重力势能也不一定为零，故只选D.【答案】D2(多选)(2013宜宾检测)如图4310所示，一个轻质弹簧竖直固定在地面上，将一个小球从距弹簧上端某高处由静止释放，则在小球开始接触弹簧直到把弹簧压缩到最短的过程中，以下判断正确的是()图4310A系统贮存的弹性势能不断增加B弹力对小球先做负功，后做正功C小球的重力势能始终逐渐减小D小球的重力势能先增大，后减小【解析】小球从接触弹簧直到把弹簧压缩到最短的过程中，受到重力(竖直向下)和弹簧的弹力(竖直向上)作用，由于弹力的方向始终跟运动方向相反，所以弹力始终对小球做负功，而弹簧的被压缩量越来越大，系统贮存的弹性势能也逐渐增大，所以选项A正确而B错误；小球高度减小，故其重力势能减少，所以选项C正确而D错误【答案】AC3(2013广西北海高一考试)如图4311所示，质量为0.5 kg的小球，从桌面以上h10.4 m的A点落到地面的B点，桌面高h20.8 m以桌面为参考平面，g取10 m/s2，下列说法正确的是()图4311A小球在A点的重力势能为6 JB小球在B点的重力势能为4 JC小球从A点下落到B点的过程中重力势能减少了6 JD小球从A点下落到B点的过程中重力做的功为6 J【解析】小球在A点时的重力势能EpAmghA0.5100.4 J2 J；小球在B点时的重力势能EpBmghB0.5 10(0.8) J4 J；小球从A点下落到B点的过程中减少的重力势能等于这一过程重力做的功，即EpmghAB0.5101.2 J6 J.【答案】C4如图4312所示，质量为m的物体静止在水平地面上，物体上面连一根轻质弹簧，用手拉着弹簧上端将物体缓慢提高h，则人做的功()图4312A等于mghB大于mghC小于mghD无法确定【解析】手拉着弹簧向上运动，物体提高h时，由于弹簧要伸长，因而不仅是物体重力势能增加了mgh，弹性势能也增加了，因此人做的功一定大于mgh.【答案】B5(2013梅州检测)一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h.关于此过程，下列说法中不正确的是()A提升过程中手对物体做功m(ag)hB提升过程中合外力对物体做功mahC提升过程中物体的重力势能增加m(ag)hD提升过程中物体克服重力做功mgh【解析】提升过程中物体的重力势能增加mgh，物体克服重力做功mgh，D对，C错；由牛顿第二定律可得Fmgma，提升过程中手对物体做功WFhm(ga)h，A对，同理可知B对【答案】C6(多选)某缓冲装置可抽象成图4313所示的简单模型图中k1、k2为原长相等、劲度系数不同的轻质弹簧下列表述正确的是()图4313A缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变【解析】弹簧劲度系数k越大向右压缩单位长度弹力越大，物体减速越快，缓冲效果越好，A错；由牛顿第三定律可知两弹簧弹力总是大小相等，B对；由于k1x1k2x2，k1k2，所以x1x2，又因原长相等，故压缩后两弹簧的长度不相等，C错；弹簧形变量越来越大，弹性势能越来越大，D对【答案】BD7(多选)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，如图4314所示，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km，则()图4314A卫星在M点的势能大于N点的势能B卫星在M点的角速度大于N点的角速度C卫星在M点的加速度大于N点的加速度D卫星在N点的速度大于7.9 km/s【解析】由开普勒定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，由题意知，相同时间内MN，而，所以MN，故B正确；由Gma，知aMaN，故C正确；卫星由M运动到N的过程中，克服万有引力即克服重力做功，重力势能增大，即EpMEpN，故A错误；人造地球卫星的绕行速度均小于7.9 km/s，故D错误【答案】BC8如图4315所示，一质量为m，边长为a的正方体与地面之间的动摩擦因数0.1，为使它水平移动距离a，可采用将它翻倒或向前匀速平推两种方法，试通过计算说明两种情况做功的大小图4315【解析】匀速平推时，只需克服摩擦力做功，推力大小等于正方体所受的摩擦力，即FFfmg.把正方体推动距离a时，推力做功W1Fa0.1mga.将正方体绕一条棱翻倒时，只要使其对角线AC转到竖直即可(以后稍倾斜一点，立方体就会在重力作用下翻倒)这个过程中外力所做的功，就是使立方体的中心升高所增加的重力势能，所以外力做功W2Epmg()a0.207mgaW1.【答案】翻倒做功多9在水平地面上平铺n块完全相同的砖，每块砖的厚度为h，质量为m，如果将它们一块一块地叠放在一起，人对它至少要做多少功？图4316【解析】本题的关键是抓住重力做功与重力势能变化量之间的关系对n块砖整体研究，从它们平铺在地面上到一块一块叠放起来，外力所做的功至少等于砖所增加的重力势能nmg(nh)nmg(h)n(n1)mgh.【答案】n(n1)mgh10如图4317所示，质量相等的A、B两物体之间连接一轻弹簧，竖直放在水平地面上，今用力F缓慢向上拉A，直到B刚要离开地面，设开始时弹簧的弹性势能为Ep1，B刚要离开地面时弹簧的弹性势能为Ep2，试比较Ep1、Ep2的大小图4317【解析】对于同一弹簧，其弹性势能的大小取决于它的形变量开始时，弹簧处于压缩状态，与原长相比，它的压缩量为l1.当B刚要离开地面时，弹簧处于拉伸状态，与原长相比，它的伸长量为l2.因为mAmB，所以l1l2，故Ep1Ep2.【答案】Ep1Ep211如图4318所示，杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置逆时针转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？图4318【解析】重力对小球a做的功W12mgL重力对小球b做的功为W2mgL则重力对由a、b组成的系统所做的总功为：WGW1W22mgL(mgL)mgL.因为WG0，所以系统的重力势能减少，且减少了mgL.【答案】小球a和b构成的系统重力势能减少，且减少了mgL12(2013泰州高一检测)通过探究得到弹性势能的表达式为Epkx2，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长(或缩短)的长度，请利用弹性势能表达式计算下列问题放在地面上的物体上端系在劲度系数k400 N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图4319所示手拉绳子的另一端，从轻绳处于张紧状态开始，当往下拉0.1 m物体开始离开地面时，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h0.5 m高处如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦，求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值图4319【解析】由题意知弹簧的最大伸长量x0.1 m弹性势能Epkx24000.12 J2 J此过程中拉力做的功与弹力做的功数值相等，则有W1W弹Ep2 J刚好离开地面时GFkx4000.1 N40 N物体缓慢升高，F40 N物体上升h0.5 m时拉力克服重力做功W2Fh400.5 J20 J拉力共做功WW1W2(220) J22 J.【答案】22 J2 J