《2020版新教材高中物理 課時素養(yǎng)評價五 勢能及其改變（含解析）魯教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版新教材高中物理 課時素養(yǎng)評價五 勢能及其改變（含解析）魯教版必修2（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、　勢能及其改變 　　　　　　　　 (25分鐘·60分) 一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分) 1.關(guān)于重力勢能的幾種理解,正確的是　 (　　) A.重力勢能等于零的物體,一定不會對別的物體做功 B.放在地面上的物體,它的重力勢能一定為零 C.在不同的高度將某一物體拋出,且落地點在同一水平面上,落地時重力勢能相等 D.相對不同的參考平面,物體具有不同數(shù)值的重力勢能,并影響重力勢能變化的研究 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點: (1)重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)。 (2)重力勢能與參考平面的選取有什么關(guān)系,重力勢能的變化量與參考平面的選取是否有關(guān)。 【解析】選

2、C。一個物體能不能對外做功,和它所具有重力勢能的多少無關(guān),A錯。如果不選擇地面為零勢能面,放在地面上的物體的重力勢能一定不為零,B錯。一旦參考平面確定后,同一物體在某一水平面上的重力勢能就確定了,故C正確。重力勢能的變化與高度差有關(guān),與參考平面的選擇無關(guān),D錯誤。 2.如圖所示,小明玩蹦蹦桿,在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中,小明的重力勢能、彈簧的彈性勢能的變化是 (　　) A.重力勢能減少,彈性勢能增加 B.重力勢能增加,彈性勢能減少 C.重力勢能減少,彈性勢能減少 D.重力勢能不變,彈性勢能增加 【解析】選A。彈簧向下壓縮的過程中,彈簧壓縮量增大,彈性勢能增加;重力做

3、正功,重力勢能減少,則A正確,B、C、D錯誤。 3.如圖所示,質(zhì)量不計的彈簧一端固定在地面上,彈簧豎直放置,將一小球從距彈簧自由端高度分別為h1、h2的地方先后由靜止釋放,h1>h2,小球觸到彈簧后向下運動壓縮彈簧,從開始釋放小球到獲得最大速度的過程中,小球重力勢能的減少量ΔE1、ΔE2的關(guān)系及彈簧彈性勢能的增加量ΔEp1、ΔEp2的關(guān)系中,正確的一組是 (　　) A.ΔE1=ΔE2,ΔEp1=ΔEp2 B.ΔE1>ΔE2,ΔEp1=ΔEp2 C.ΔE1=ΔE2,ΔEp1>Δ D.ΔE1>ΔE2,ΔEp1>ΔEp2 【解析】選B。小球速度最大的條件是彈力等于重力,兩種情況下,對

4、應(yīng)于同一位置,則ΔEp1=ΔEp2,由于h1>h2,所以ΔE1>ΔE2,則B正確,A、C、D錯誤。 4.一物體以初速度v豎直向上拋出,做豎直上拋運動,則物體的重力勢能—路程圖像應(yīng)是四個圖中的 (　　) 【解析】選A。以拋出點為零勢能點,則上升階段路程為s時,克服重力做功mgs,重力勢能Ep=mgs,即重力勢能與路程s成正比;下降階段,物體距拋出點的高度h=2h0-s,其中h0為上升的最大高度,故重力勢能Ep=mgh=2mgh0-mgs,故下降階段,隨著路程s的增大,重力勢能線性減小,則A正確,B、C、D錯誤。 【補償訓(xùn)練】 　　如圖所示,某物塊分別沿三條不同的軌道由離地面高h(yuǎn)的A點

5、滑到同一水平面上,軌道1、2是光滑的,軌道3是粗糙的,則 (　　) A.沿軌道1滑下重力做功多 B.沿軌道2滑下重力做功多 C.沿軌道3滑下重力做功多 D.沿三條軌道滑下重力做功一樣多 【解析】選D。重力做功的大小僅取決于物體的初、末位置,跟物體運動的路徑以及物體是否受其他力作用都無關(guān),則D正確,A、B、C錯誤。 5.圖中虛線是一跳水運動員在跳水過程中其重心運動的軌跡,則從起跳至入水的過程中,該運動員的重力勢能 (　　) A.一直減小　　　　　 B.一直增大 C.先增大后減小 D.先減小后增大 【解析】選C。運動員從起跳至入水的過程中,其重心位置先升高后降低,重力

6、先做負(fù)功后做正功,其重力勢能先增大后減小,則C正確,A、B、D錯誤。 6.如圖所示,傾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,長為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上,其上端與斜面頂端齊平,用細(xì)線將物塊與軟繩連接,物塊由靜止釋放后向下運動,直到軟繩剛好全部離開斜面(此時物塊未到達(dá)地面),在此過程中 (　　) A.軟繩重力勢能共減少了mgl B.軟繩重力勢能共增加了mgl C.軟繩重力勢能共減少了mgl D.軟繩重力勢能共增加了mgl 【解析】選C。選斜面頂端所在水平面為參考平面,則初位置軟繩的重力勢能Ep1=-mglsinθ,末位置軟繩的重力勢能Ep2=-mg,重力

7、勢能變化為Ep2-Ep1=-mgl,軟繩重力勢能減少了mgl,選項C正確。 二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位) 7.(10分)在水平地面上放一個豎直輕彈簧,彈簧上端與一個質(zhì)量為m的木塊相連,若在木塊上再作用一個豎直向下的力F,使木塊緩慢向下移動h,力F做功W1,此時木塊再次處于平衡狀態(tài),如圖所示。求: (1)在木塊下移h的過程中重力勢能的減少量。 (2)在木塊下移h的過程中彈性勢能的增加量。 【解析】(1)根據(jù)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系有 ΔEp減=WG=mgh (2)根據(jù)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系得ΔEp增′=-

8、W彈, 又因木塊緩慢下移,力F與重力mg的合力與彈力等大、反向, 所以W彈=-W1-WG=-W1-mgh 所以彈性勢能增量ΔEp增′=W1+mgh 答案:(1)mgh　(2)W1+mgh 8.(14分)如圖所示,一質(zhì)量為m、半徑為r、體積為V的鐵球,用一細(xì)線拴住,慢慢地放入橫截面積為S、深度為h的水中。已知水的密度為ρ,求鐵球從剛與水面接觸至與杯底接觸的過程中,水與鐵球的重力勢能分別變化了多少,水與鐵球組成的系統(tǒng)的總重力勢能變化了多少。 【解析】鐵球下落到杯底的過程中,鐵球重力勢能的變化ΔEp1=-mgh,即重力勢能減少了mgh。 此過程水面上升了Δh,因為上升的水的體積等于

9、鐵球的體積,所以有S·Δh=V,Δh=,上升的水的質(zhì)量 Δm=ρV,故水的重力勢能增加了 ΔEp2=Δmg(h+)-Δmgr=ρVg(h+-r)。 水與鐵球組成的系統(tǒng)的總重力勢能變化了 ΔEp=ΔEp1+ΔEp2=-mgh+ρgV (h+-r)。 答案:見解析 【補償訓(xùn)練】 　　在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的圓弧形軌道,一個質(zhì)量為m的小物塊從軌道最高點A由靜止滑下,到達(dá)最低點B時恰好又靜止,如圖所示。 (1)物體在下滑過程中受到哪些力的作用? (2)對物塊做功的力各是什么力?其中重力做功為多少? (3)物體由A到B,其重力勢能變化了多少?如何變化? 【解析】(1)物塊在

10、下滑過程中受重力mg,軌道對物塊的支持力N及滑動摩擦力f的作用,其中重力mg始終豎直向下,為恒力,而支持力N和滑動摩擦力f為變力。 (2)物塊高度降低,重力做正功,支持力始終沿半徑指向軌道的圓心O,與物塊的運動方向垂直,因此不做功,滑動摩擦力與物塊運動方向相反做負(fù)功,其中重力做功WG=mgR。 (3)由于物體所受重力做正功WG=mgR,則由WG=-ΔEp得ΔEp=-mgR=EpB-EpA,即重力勢能減少了mgR。 答案:(1)重力、支持力、滑動摩擦力 (2)重力做正功、支持力不做功、滑動摩擦力做負(fù)功　mgR (3)mgR　重力勢能減少 　　　　　　　　 (15分鐘·40分)

11、9.(6分)(多選)物體在某一運動過程中,重力對它做了40 J的負(fù)功,下列說法中正確的是 (　　) A.物體的高度一定升高了 B.物體的重力勢能一定減少了40 J C.物體重力勢能的改變量不一定等于40 J D.物體克服重力做了40 J的功 【解析】選A、D。重力做負(fù)功,物體位移的方向與重力方向之間的夾角一定大于90°,所以物體的高度一定升高了,A正確;由于WG=-ΔEp,故ΔEp=-WG=40 J,所以物體的重力勢能增加了40 J,B、C錯誤;重力做負(fù)功又可以說成是物體克服重力做功,D正確。 10.(6分)如圖所示,物體A的質(zhì)量為m,A的上端連接一個輕彈簧,原長為L0,勁度系數(shù)為

12、k,整個系統(tǒng)置于水平地面上,現(xiàn)將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起,B點上移距離為L,此時物體A也已經(jīng)離開地面,則下列說法中正確的是 (　　) A.提彈簧的力對系統(tǒng)做功為mgL B.物體A的重力勢能增加mgL C.物體A的重力勢能增加mg(L-L0) D.物體A的重力勢能增加mg(L-) 【解析】選D。將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起,由于開始時有支持力,故拉力先小于mg,物體離地后等于mg,拉力的位移為L,故提彈簧的力對系統(tǒng)做功小于mgL,故A錯誤;B點上移距離為L,彈簧伸長量為ΔL=,故A上升的高度為L-ΔL,所以A的重力勢能增加mg(L-),故B、C錯誤,D正確。 11.(6

13、分)如圖所示,在水平地面上平鋪著n塊磚,每塊磚的質(zhì)量為m,厚度為h。如果工人將磚一塊一塊地疊放起來,那么工人至少做功 (　　) A.n(n-1)mgh　　　 B.n(n-1)mgh C.n(n+1)mgh D.n(n+1)mgh 【解析】選B。取n塊磚的整體為研究對象,疊放起來后整體的重心距地面nh,原來的重心距地面h,故有W=ΔEp=nmg×nh-nmg×h=n(n-1)mgh,B正確。 12.(22分)如圖所示,有一質(zhì)量為m、長為L的均勻金屬鏈條,一半長度在光滑斜面上,斜面傾角為θ,另一半長度沿豎直方向下垂在空中,當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動,以斜面頂點為重力勢能零點

14、,求: (1)開始時和鏈條剛好從右側(cè)面全部滑出斜面時重力勢能各多大? (2)此過程中重力做了多少功。 【解析】(1)開始時,左邊一半鏈條重力勢能為 Ep1=-·sin θ, 右邊一半的重力勢能 Ep2=-·; 左右兩部分總的重力勢能為 Ep=Ep1+Ep2=-mgL(sin θ+1) 鏈條從右側(cè)剛好全部滑出時,重力勢能為 Ep′=-mgL (2)此過程重力勢能減少了 ΔEp=Ep-Ep′=mgL(3-sinθ), 故重力做的功為 WG=mgL(3-sin θ) 答案:(1)-mgL(1+sinθ)　-mgL (2)mgL(3-sin θ) 【總結(jié)提升】求

15、重力勢能及重力勢能變化的思路 (1)要選擇某一高度作為參考平面,確定出物體相對參考面的高度值,物體在參考面上方,高度為正,在下方,高度為負(fù)。 (2)根據(jù)重力勢能的表達(dá)式Ep=mgh求出物體的重力勢能,最后代入ΔEp=Ep2-Ep1求重力勢能的變化量,ΔEp>0,表示重力勢能增加,ΔEp<0,表示重力勢能減少。 【補償訓(xùn)練】 　　如圖所示,圓柱形水箱高為5 m,容積為50 m3,水箱底部接通水管A,頂部接通水管B。開始時箱中無水,若僅使用A管或僅使用B管慢慢地將水注入,直到箱中水滿為止,試計算兩種情況下外界各需做多少功。(設(shè)需注入的水開始時均與箱底等高,g取10 m/s2) 【解析】以H表示水箱的高度。水若從A管注入,整箱水的重心升高,外界做功W1=mg·=ρVg·=103×50×10× J=1.25×106 J。水若從B管注入,整箱水應(yīng)先升高到H的箱頂處,故外界做的功W2=2W1=2×1.25×106 J=2.5×106 J。 答案:1.25×106 J　2.5×106 J - 9 -