第1章 课时精练(四) 势能及其改变-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版2019）

课时精练(四)　势能及其改变 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1.如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则(　　) A．沿轨道1滑下重力做功多 B．沿轨道2滑下重力做功多 C．沿轨道3滑下重力做功多 D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多 D　[物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，重力做功都是 W＝mgh，所以沿三条轨道滑下重力做的功一样多，故D正确，A、B、C错误。] 2．(2022·江西南昌期末)下列关于重力势能和弹性势能的相关说法中，正确的是(　　) A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径有关 B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球上的物体单独具有的 C．弹簧只要有形变，就一定具有弹性势能 D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的 D　[重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径无关，只与初末位置有关，选项A错误；抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球与物体共有的，选项B错误；弹簧只有发生弹性形变，才具有弹性势能，选项C错误；选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的，选项D正确。] 3．(2022·广西南宁高一期末)关于弹性势能，下列说法中错误的是(　　) A．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能 B．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 C．弹簧的长度改变，弹簧的弹性势能可能不变 D．发生弹性形变的物体，在它们恢复原状时都能对外界做功 B　[任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，故A正确，不符合题意；物体只要发生弹性形变，就一定具有弹性势能，发生塑性形变，则不一定具有弹性势能，故B错误，符合题意；弹簧的长度改变，弹簧的弹性势能可能不变，故C正确，不符合题意；发生弹性形变的物体，在它们恢复原状时都能对外界做功，故D正确，不符合题意。] 4．蹦蹦杆是最近两年逐渐流行的运动器具，其主要结构是在一硬直杆上套一劲度系数较大的弹簧，弹簧的下端与直杆的下端固定而弹簧的上端固定一踩踏板。如图所示，小明正在玩蹦蹦杆。在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是(　　) A．重力势能减小，弹性势能增大 B．重力势能增大，弹性势能减小 C．重力势能减小，弹性势能减小 D．重力势能不变，弹性势能增大 A　[在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小明的重力势能减少，弹簧的形变量增大，其弹性势能增加，故A正确。] 5．(2022·天津河东高一期末)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＝10 m/s2)(　　) A．重力做功为1.8 J B．重力做了0.55 J的负功 C．物体的重力势能一定减少0.55 J D．物体的重力势能一定增加1.25 J C　[重力做的正功W＝mg·Δh＝100×10－3×10×(1.8－1.25) J＝0.55 J，重力做的功等于重力势能的减少量，因此重力势能减少0.55 J。故选C。] 6．一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则(　　) A．铁棒的重力势能增加了300 J B．铁棒的重力势能增加了150 J C．铁棒的重力势能增加量为 0 D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定 B　[铁棒的重心升高的高度h＝0.25 m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔEp＝mgh＝600×0.25 J＝150 J，故B正确。] 7．如图所示，一根长为l，质量为m的匀质软绳悬于O点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为(　　) A．mgl B．mgl C．mgl D．mgl D　[将软绳下端向上提起，相当于把下半段向上移动了，重力势能增加了mg·＝mgl，即外力至少要做的功为mgl，D正确。] 8.世界著名撑杆跳高运动员——乌克兰名将布勃卡身高1.83 m，体重82 kg，他曾35次打破撑竿跳高世界纪录(如图)，目前仍保持着6.14 m的世界纪录。请你回答以下两个问题：(g取10 m/s2) (1)他最后跳过6.14 m时，至少克服重力做多少功？ (2)他的重力势能改变了多少？ 解析：　(1)人的重心大约在人身高的一半的位置，布勃卡身高1.83 m，重心位置高度为0.915 m 在撑杆跳高的过程中，人的重心升高的高度为：h＝6.14 m－0.915 m＝5.225 m 在人重心升高的过程中，克取重力所做的功为W＝mgh＝82×10×5.225 J＝4 284.5 J。 (2)运动员克服重力做了功，运动员的重力势能增加了4 284.5 J。　 答案：　(1)4 284.5 J　(2)4 284.5 J [能力提升] 9．物体做自由落体运动，其相对于地面的重力势能与下落速度的关系，图中正确的是(　　) C　[设物体原来高度为h0，具有重力势能为Ep0＝mgh0，下落过程中有Ep＝mg(h0－gt2)＝Ep0－mg2t2＝Ep0－mv2，即C正确。] 10．在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m＝200 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 h＝－gt2＝－×10×22 m＝－20 m 重力势能为Ep＝mgh＝0.2×10×(－20)J＝－40 J。 (2)在第3 s末小球所处的高度为 h′＝－gt′2＝－×10×32 m＝－45 m。 第3 s内重力做功为WG＝mg(h－h′)＝0.2×10×(－20＋45)J＝50 J WG>0，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 11．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，重力势能减少了多少？重力做功为多少？ 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减少了。 答案：　mgl　mgl 12.通过探究得到弹簧的弹性势能的表达式为Ep＝kx2，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k＝400 N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图所示，手拉绳子的另一端，当往下拉0.1 m时，物体开始离开地面，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h＝0.5 m高处。如果不计弹簧自重和滑轮与绳的摩擦，求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值。 解析：　由题意知弹簧的最大伸长量x＝0.1 m， 则最大弹性势能Ep＝kx2＝×400×0.12 J＝2 J， 此过程中拉力做的功与弹力做的功数值大小相等， 则有W1＝W弹＝|ΔEp|＝2 J，刚好离开地面时有 G＝F＝kx＝400×0.1 N＝40 N，则物体缓慢升高时F＝40 N， 物体上升h＝0.5 m，拉力克服重力做功W2＝Fh＝Gh＝40×0.5 J＝20 J， 拉力共做功W＝W1＋W2＝2 J＋20 J＝22 J。 答案：　22 J　2 J 学科网（北京）股份有限公司 $$