2021高一物理-4.3-势能-每课一练1(-教科版必修2).docx

4.3势 能 每课一练（ 教科版必修2）
(40分钟　50分)
一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)
1.(多选)下面关于重力做功及重力势能的说法中,正确的是(　　)
A.物体A的高度是物体B的2倍,那么A的重力势能是B的2倍
B.一物体从某一高度下落至地面,假如考虑空气阻力,物体重力势能的减小要比无阻力时重力势能的减小少
C.重力做功的多少,与参考平面的选取无关
D.相对不同的参考平面,物体具有不同的重力势能数值,但这并不影响争辩有关重力势能的问题
2.某游客领着孩子游泰山时,孩子不当心将手中的皮球滑落,质量为m的球从A点滚到了山脚下的B点,高度标记如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.从A到B的曲线轨迹长度不知道,无法求出此过程中重力做的功
B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程中重力做的功
C.从A到B重力做的功为mg(H+h)
D.从A到B重力做的功为mgH
3.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(　　)

A.弹簧对物体做正功,弹簧的弹性势能渐渐减小
B.弹簧对物体做负功,弹簧的弹性势能渐渐增加
C.弹簧先对物体做正功,后对物体做负功,弹簧的弹性势能先削减再增加
D弹簧先对物体做负功,后对物体做正功,弹簧的弹性势能先增加再削减
4.(多选)如图所示,一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点,则下列说法中正确的是(　　)
A.沿AB面重力做功多
B.沿两个面重力做的功相同
C.沿AB面重力势能削减得多
D.沿两个面削减的重力势能相同
5.(力气挑战题)质量相等的均质松软细绳A、B平放于水平地面,绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起,直至全部离开地面,两绳中点被提升的高度分别为hA、hB,上述过程中克服重力做功分别为WA、WB。若(　　)
A.hA=hB,则确定有WA=WB
B.hA>hB,则可能有WAhAhB,则确定有WA>WB
6.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的关系的是(　　)

二、计算题(本大题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
7.(10分)金茂大厦是上海的标志性建筑之一,它的主体建筑地上88层,地下3层,高420.5m,是目前国内第一、世界第三高楼,如图所示。距地面341m的第88层为国内迄今最高的观光层,环顾四周,极目远眺,上海新貌尽收眼底。一位体重为60kg的游客站在第88层(g取10m/s2)。
(1)以地面为参考平面,他的重力势能是多少?
(2)以第88层为参考平面,他的重力势能是多少?
(3)以高420.5m的楼顶为参考平面,若他乘电梯从地面上升到88层,需克服重力做多少功?
8.(10分)如图所示,质量为m的小球,用一长为l的细线悬于O点,将悬线拉直成水平状态,并给小球一个向下的速度让小球向下运动,O点正下方D处有一钉子,小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动,并经过C点,若已知OD=l,则小球由A点运动到C点的过程中,重力势能削减了多少?重力做功为多少?

答案解析
1.【解析】选C、D。由重力势能的表达式Ep=mgh可知,重力势能的大小由mg和h共同打算,由于物体A与物体B的质量未知,故重力势能大小也不明确,A选项错；重力势能的变化与是否受阻力无关,故B选项错；重力做功的多少只与物体下落的高度差有关,与参考平面的选择无关,故C选项正确；虽然重力势能具有相对性,选择不同的参考平面物体具有不同的重力势能数值,但这并不影响对重力势能的争辩,故D选项正确。
2.【解析】选D。重力做功与物体的运动路径无关,只与初、末状态物体的高度差有关,从A到B的高度差是H,故从A到B重力做的功为mgH,D正确。
【变式备选】(2021·绵阳高一检测)如图所示,静止的小球沿不同的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,小球质量为m,则以下说法正确的是(　　)
A.小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程,重力做功最少
B.小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程,重力做功最多
C.以桌面为参考面,小球的重力势能的削减量为mgh
D.以地面为参考面,小球的重力势能的削减量为mg(H+h)
【解析】选C。重力做功的多少由物体下落的高度(或者说竖直方向上的位移)和物体的重力打算,故小球由同一位置滑到水平桌面上,重力做的功相同,都是mgh,故A、B错误；小球重力势能的削减量等于重力做的正功,与参考面的选取无关,所以C正确,D错误。
3.【解析】选C。开头时,弹簧处于压缩状态,撤去F后物体在向右运动的过程中,弹簧对物体的弹力方向先向右后向左,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,故C正确。
4.【解析】选B、D。物体重力做功的多少只与它运动的初、末位置的高度差有关,与其他因素无关,所以沿两个面重力做的功相同,A错误,B正确；由于重力势能的变化总等于重力所做的功,故沿两个面削减的重力势能相同,C错误,D正确。
5.【解题指南】解答本题时应留意以下两点：
(1)克服重力做的功等于重力势能的增加量。
(2)两绳被提起确定的高度时,要留意比较两绳重心上升的高度。
【解析】选B。克服重力做的功等于重力势能的增加量,两绳都离开地面时,若hA=hB或hAA、C错；若hA>hB,则绳A的重心可能比绳B的高,也可能低,也可能等高,所以克服绳A的重力做的功可能比克服绳B的重力做的功大,也可能小,还可能相等,故选项B对、D错。
6.【解析】选B。设物体开头下落时的重力势能为Ep0,物体下落高度h过程中重力势能削减量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。
7.【解析】(1)以地面为参考面,游客在88层时,相距地面的高度为341m,
则Ep1=mgh=60×10×341J=2.0×105J
(2)以第88层为参考平面,游客的相对高度为0,
则Ep2=0
(3)克服重力做的功与参考面的选取无关,由功的公式可知WG=mghcos180°=
-2.0×105J,故需克服重力做功2.0×105J
答案：(1)2.0×105J　(2)0　(3)2.0×105J
8.【解析】从A点运动到C点,小球下落h=l,
故重力做功WG=mgh=mgl,
重力势能的变化量ΔEp=-WG=-mgl
负号表示小球的重力势能削减了。
答案：mgl　mgl
【总结提升】重力势能变化的两种求解方法
方法一：应用重力势能变化公式ΔEp=Ep2-Ep1来求。具体方法是首先选取参考平面,然后应用Ep=mgh求出物体在初、末位置的重力势能,再代入定义式ΔEp=Ep2-Ep1求出重力势能变化量。
方法二：应用重力势能变化与重力做功的关系来求。先依据条件确定初、末位置的高度差Δh,代入WG=mgΔh求出重力做的功,再利用关系式ΔEp=-WG确定出重力势能的变化量。
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