2021高一物理-4.3.1-势能-每课一练(教科版必修2).docx

题组一　对重力做功的理解与计算
1．利用超导材料和现代科技可以实现磁悬浮．若磁悬浮列车的质量为20 t，因磁场间的相互作用，列车浮起的高度为100 mm，则该过程中磁悬浮列车克服重力做功是(　　)
A．20 J B．200 J
C．2.0×107 J D．2.0×104 J
答案　D
解析　重力做功的大小等于物重跟起点高度的乘积mgh1与物重跟终点高度的乘积mgh2两者之差WG＝mgh1－mgh2＝－20 000×10×0.1 J＝－2.0×104 J，所以克服重力做功2.0×104 J，故D正确．
2．如图1所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面BC后再滚上另一斜面，当它到达的D点时速度为0，在这个过程中，重力做的功为(　　)

图1
A. B. C．mgh D．0
答案　B
解析　依据重力做功的公式得WG＝mg(h1－h2)＝，故答案为B.
题组二　对重力势能的理解
3．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．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
C．一个物体的重力势能从－3 J变化到－5 J，重力势能增大了
D．重力势能的削减量等于重力对物体做的功
答案　D
解析　重力势能的大小具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，选项A错误物体位于零势能面下方时，距离越大，重力势能越小，选项B错误；物体的重力势能从－3 J变化到－5 J，重力势能变小了，选项C错误；由重力做功与重力势能变化的关系可知选项D正确．
4．如图2所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设以桌面处为参考平面，则小球落到地面前瞬间的重力势能为(　　)

图2
A．mgh B．mgH
C．mg(h＋H) D．－mgh
答案　D
解析　重力势能的大小是相对参考平面而言的，参考平面的选择不同，物体的相对高度就不同，重力势能的大小也不同．本题中已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在与桌面相平常的高度为零，小球在地面时的高度为－h，所以小球落到地面前的瞬间，它的重力势能为Ep＝－mgh.

图3
5．如图3中，虚线是一跳水运动员在跳水过程中其重心运动的轨迹，则从起跳至入水的过程中，该运动员的重力势能(　　)
A．始终减小
B．始终增大
C．先增大后减小
D．先减小后增大
答案　C
解析　运动员的重心高度先增大后减小，所以其重力势能Ep＝mgh也先增大后减小，C项正确．
题组三　对弹性势能的理解
6．关于弹性势能，下列说法中正确的是(　　)
A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能
B．任何具有弹性势能的物体，确定发生了弹性形变
C．物体只要发生形变，就确定具有弹性势能
D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
答案　AB
解析　发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体确定发生了弹性形变，故A、B正确；物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能，故C错误；弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧的劲度系数有关，故D错误．

图4
7．如图4所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是(　　)
A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比
B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等
C．弹簧的弹力做正功，弹性势能减小
D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加
答案　BD
解析　由功的计算公式W＝Fxcos α知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力，F＝kx，所以A错误；弹簧开头被压缩时弹力小，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的位移，弹力做的功增大，故B正确；物体压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹簧的压缩量增大，弹性势能增大，故C错误，D正确．故选B、D.

图5
8．如图5所示，小球自a点由静止自由下落，到b点与竖直放置的轻弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，不计空气阻力，则小球在a→b→c的运动过程中(　　)
A．小球的加速度在ab段不变，在bc段渐渐变小
B．小球的速度在bc段渐渐减小
C．小球的重力势能在a→b→c过程中不断减小
D．弹簧的弹性势能在bc段不断增大
答案　CD
解析　小球在ab段做自由落体运动，a＝g不变；在bc段小球受到的重力开头大于弹力，直至重力等于弹力大小，此过程中，小球受到的合外力向下，且不断减小，故小球做加速度减小、速度不断增大的变加速运动；过平衡点之后，小球连续压缩弹簧，受到的重力小于弹力，直至压缩弹簧最短到c点，此过程中，小球受到的合外力向上，且不断增大，故小球做加速度不断增大的变减速运动，故A、B错误；小球在a→b→c的过程中，高度越来越低，重力做正功，重力势能不断减小，故C正确；小球在bc段，弹簧压缩越来越短，形变量增大，弹力对小球做负功，弹性势能不断增大，故D正确．
题组四　重力做功与重力势能变化的关系
9．关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是(　　)
A．重力对物体做正功时，物体的重力势能确定削减
B．物体克服重力做功时，物体的重力势能确定增加
C．地球上物体的重力势能是不变的
D．重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关
答案　ABD
解析　重力做正功，物体的重力势能削减，重力做多少功，重力势能就削减多少，选项A正确；同理，物体克服重力做功时，物体的重力势能确定增加，选项B正确；物体的重力势能大小除与其质量有关外，还与物体所处的位置有关，在不同高度，同一物体的重力势能不同，选项C错误；重力做功的特点是重力做功多少只与物体初、末位置的高度差有关，与参考面的选取无关，而重力势能的变化量等于重力做的功，选项D正确．
10．关于重力势能的变化，下列说法中正确的是(　　)
A．物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1 J，但物体重力势能的增加量有可能不是1 J
B．从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化是相同的
C．从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的状况下重力势能的削减量是相同的
D．物体运动中重力做功是－1 J，但物体重力势能的增加量不是1 J
答案　ABC
解析　据重力做功的特点：与经过路径无关，与是否受其他力无关，只取决于始、末位置的高度差，再依据重力做功等于重力势能的削减量可知B、C对，D错；对于A选项，当物体加速运动时克服重力做功少于1 J，重力势能增加量少于1 J，物体减速运动时，克服重力做功即重力势能增加量大于1 J，只有物体匀速向上运动时，克服重力做功即重力势能增加量才是1 J，A对．
11．北京时间2021年6月11日17时38分，“神舟十号”载人飞船成功放射．飞船放射上升过程中，其重力做功和重力势能变化的状况为(　　)
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
答案　D
解析　飞船放射时高度渐渐上升，飞船的重力做负功，重力势能越来越大，故D正确．
12．一质量为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，下列说法中正确的是(　　)
A．提升过程中手对物体做功m(a＋g)h
B．提升过程中合外力对物体做功mah
C．提升过程中物体的重力势能增加m(a＋g)h
D．提升过程中物体克服重力做功mgh

答案　ABD
解析　对物体受力分析，如图所示，则F－mg＝ma，所以手对物体做功W1＝Fh＝m(g＋a)h，故A正确；合外力的功W合＝F合h＝mah，B正确；物体上升h，克服重力做功mgh，重力势能增加mgh，C错，D对．

图6
13．如图6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处有一光滑钉子，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　mgl　mgl
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．