《势能的改变》同步练习3.doc

势能的改变

【学业达标训练】
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.在地面以上的物体，它具有的重力势能一定大于零
D.重力势能是物体和地球所共有的
【解析】选D.重力势能的大小与质量、相对参考平面的高度都有关系，由于参考平面的选取不同，重力势能可能出现负值，参考平面可任意选取，故地面以上物体的重力势能也不一定大于零，故只选D.

3.航天飞机围绕地球运动一段时间后要返回地面，在返回过程中下列说法正确的是( )
A.重力不做功，重力势能不变
B.重力做正功，重力势能变大
C.重力不做功，但重力势能变小
D.重力做正功，重力势能变小
【解析】选D.由功的公式可知重力做正功，由重力做功与重力势能的变化关系可知重力势能减小，D对.
4.关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是( )
A.当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B.当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C.在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大
D.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
【解析】选C.弹簧的弹性势能取决于弹簧的形变量和劲度系数，而不是弹簧长度，所以只有C项正确.

【素能综合检测】
一、选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分.每小题至少一个选项正确)
1.一个质量为0.5 kg的小球，从5 m高处自由下落，着地后反弹起1 m，取地面为参考平面，并取g=10 m/s2，则( )
A.初、末位置物体的重力势能分别为25 J和-5 J
B.在下落和反弹过程中重力做功分别为25 J和5 J
C.由初位置到末位置重力做功20 J
D.重力做的功等于末位置重力势能减初位置的重力势能
【解析】选C.初位置重力势能：Ep1=mgh1=25 J
末位置重力势能：Ep2=mgh2=5 J
下落和反弹过程重力做功：W下=mgh1=25 J
W上=-mgh2=-5 J，整个过程重力做功WG=mg(h1-h2)=20 J，所以选项C正确.
2.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )
A.阻力对系统始终做负功
B.系统受到的合外力始终向下
C.重力做功使系统的重力势能增加
D.任意相等的时间内重力做的功相等
【解析】选A.无论什么情况，阻力一定做负功，A对.加速下降时，合力向下，减速下降时，合力向上，B错.系统下降，重力做正功，所以重力势能减少，C错.由于系统做变速运动，系统在相等时间内下落的高度不同，所以重力做功不同，D错.
3.当重力对物体做正功时，物体的( )
A.重力势能一定增加，动能一定减小
B.重力势能一定减小，动能一定增加
C.重力势能不一定减小，动能一定增加
D.重力势能一定减小，动能不一定增加
【解析】选D.重力势能是否改变只看重力是否做功.由于重力做正功，重力势能必然减小；而动能是否变化则取决于外力对物体做的总功，不能只看重力做功，所以D选项是正确的.
4.(2009·江苏学业水平测试)我国发射的“神舟”七号飞船在绕地球45圈后，于2008年9月28日胜利返航，在返回舱拖着降落伞下落过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为( )
A.重力做正功，重力势能减小
B.重力做正功，重力势能增加
C.重力做负功，重力势能减小
D.重力做负功，重力势能增加
【解析】选A.下落时，返回舱高度降低，所以重力做正功，重力势能减小.
5.(2009·广东高考)某缓冲装置可抽象成图1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( )

A.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】选B、D.不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错误；在垫片向右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大，B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律F=kΔx可知，两弹簧的形变量不同，则两弹簧的长度不相等，C错误；在垫片向右运动的过程中，由于弹簧的弹力做功，则弹性势能将发生变化，D正确.
二、非选择题(本题共3小题，共30分.要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要说明单位)
6.(思维拓展题)(10分)如图2所示，在半径为R质量分布均匀的铅球中挖取一球形空穴，空穴与原球面最高点相切，并通过铅球的球心，在未挖去空穴前铅球的质量为M，求挖去空穴后的铅球相对水平地面的重力势能是多大？

7.(10分)如图3所示，一圆柱形杯子盛满水，放置在水平地面上，杯子高0.2 m，水质量为3 kg，若将一圆柱形高同样为0.2 m的物体按入水中，将有一半水从杯子溢出，求水溢出过程中，重力对水做了多少功.(g=10 m/s2).

［探究·创新］
8.(10分)弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具，它由两根橡皮条和一个木叉组成.拉伸橡皮条的过程人对橡皮条做功，使其具有一定的弹性势能，放手后橡皮条的弹力做功，将储存的弹性势能转化为石子的动能，使石子以较大的速度飞出，有一定的杀伤力.试设计一个实验，求出橡皮条被拉伸到一定长度的过程中，弹力所做的功及橡皮条具有的弹性势能.(只需设计可行的方法和数据处理方式，不必求得出结论)
【解析】(1)准备橡皮条、测力计、坐标纸、铅笔、直尺等.
(2)将橡皮条的一端固定，另一端拴一绳扣.
(3)用直尺从橡皮条的固定端开始测量橡皮条的原长x0，记录在表格中.
(4)将测力计挂在绳扣上，测出在不同拉力F1、F2、F3、…的情况下橡皮条的长度x10、x20、x30、…
(5)计算出在不同拉力作用下橡皮条的伸长量x1、x2、x3、…
(6)以橡皮条的伸长量为横坐标，以对应的拉力为纵坐标在坐标纸上建立坐标系，并描点，用平滑曲线作出F-x图象.
(7)求出曲线与x轴所围的面积S，这个面积在数值上等于外力克服橡皮条的弹力所做的功，也就是弹力所做负功的数值.