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2019-2020年高中物理 4.1勢能的變化與機械功自我小測 滬科版必修2 1如圖所示，物體沿不同的路徑從A運動到B，其中按不同的路徑：①有摩擦作用；②無摩擦作用；③無摩擦，但有其他外力拉它。比較這三種情況下重力做的功W1、W2、W3，重力勢能的變化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的關系，以下正確的是(　　) A．W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)3 B．W1＝W2＝W3 C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1＜ΔEp2＜ΔEp3 2下列關于重力勢能的說法中，錯誤的是(　　) A．重力做正功，重力勢能減少 B．重力做負功，重力勢能增加 C．重力不做功，重力勢能不變化 D．重力勢能變化與重力做功無關 3用拉力F將一個重為5 N的物體勻速升高3 m，如圖所示，在這個過程中，下列說法正確的是 … (　　) A．物體的重力做了15 J的功 B．拉力F對物體做了15 J的功 C．物體的重力勢能增加了15 J D．合力對物體做的功是15 J 4關于重力做功和重力勢能變化，下列敘述正確的是(　　) A．做豎直上拋運動的物體，在上升階段，重力做負功，重力勢能減少 B．做豎直上拋運動的物體，重力勢能在不斷減少 C．做平拋運動的物體，重力勢能在不斷減少 D．做勻速直線運動的物體，重力勢能在不斷減小 5某緩沖裝置可抽象成如圖所示的簡單模型．圖中K1、K2為原長相等，勁度系數(shù)不同的輕質彈簧。下列表述正確的是(　　) A．緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無關 B．墊片向右移動時，兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等 C．墊片向右移動時，兩彈簧的長度保持相等 D．墊片向右移動時，兩彈簧的彈性勢能發(fā)生改變 6一質量均勻的不可伸長的繩索(重力不可忽略)，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示。今在最低點C施加一豎直向下的力將繩索拉至D點，在此過程中，繩索的重心位置將(　　) A．逐漸升高 B．逐漸降低 C．先降低后升高 D．始終不變 7如圖所示，水塔是在空中的盛水容器，有兩個注水口，一個在頂部，一個在底部，注滿一水塔水。則 …(　　) A．從頂部注水做功多 B．從底部注水做功少 C．從兩注水口注水做功一樣多 D．條件不足，不能比較從哪個注水口注水做功多少 8如圖所示，將橫截面積為S的玻璃管彎成連通器，放在水平桌面上，左、右管處在豎直狀態(tài)，先關閉閥門K，往左、右管中分別注入高度為h1和h2、密度為ρ的液體，然后打開閥門K，直到液體靜止。在上述過程中，液體的重力勢能減少了(　　) A．ρgS(h1－h(huán)2) B.ρgS(h1－h(huán)2)2 C.ρgS(h1－h(huán)2)2 D.ρgS(h1－h(huán)2) 9一根長為2 m、質量為20 kg的均勻細鐵棒橫臥在水平地面上，人若要將它完全豎立起來，人對鐵棒所做的功不能少于______。 10為了測定一根輕彈簧壓縮最短時能儲存的彈性勢能大小，可以將彈簧固定在一帶有凹槽軌道一端，并將軌道固定在水平桌面邊緣上，如圖所示，用鋼球將彈簧壓縮至最短，而后突然釋放，鋼球將沿軌道飛出桌面，實驗時： (1)需要測定的物理量________。 (2)計算彈簧最短時彈性勢能的關系式是Ep＝________。 11如圖所示，求質量為m的小球從位置A運動到位置B的過程中重力所做的功。 12面積很大的水池，水深為H，水面上浮著一正方體木塊。木塊邊長為a，密度為水的，質量為m。開始時，木塊靜止，有一半沒入水中，如圖所示?，F(xiàn)用力F將木塊緩慢地壓到池底。不計摩擦。求： (1)從木塊剛好完全沒入水中到停在池底的過程中，池水勢能的改變量； (2)從開始到木塊剛好完全沒入水的過程中，力F所做的功。 參考答案 1解析：重力做功與路徑無關，取決于物體初、末位置，且與受不受其他力無關。重力勢能的變化量只取決于重力做的功，因此，三種情況下重力做功相同，重力勢能的變化量也相同。 答案：BC 2解析：重力勢能變化取決于重力的做功情況。重力對物體做正功時，重力勢能減小，物體克服重力做功，即重力做負功時，重力勢能增加，且重力勢能的變化量應等于重力所做功的負值，所以選項D錯誤。 答案：D 3解析：物體上升，重力做負功，WG＝－mgh＝－53 J＝－15 J，選項A錯誤；因為物體勻速上升，所以拉力F＝G＝5 N，則拉力做功WF＝Fh＝53 J＝15 J，選項B正確；因物體克服重力做功15 J，故物體重力勢能增加15 J，選項C正確；因為物體勻速上升，合力為零，則合力不做功，選項D錯誤。 答案：BC 4解析：重力做正功時，重力勢能減少，重力做負功時，重力勢能增大。因此只需要判斷重力做正功還是做負功，即可判斷出重力勢能的變化。 答案：C 5解析：墊片向右移動時，由于是輕彈簧，所以兩彈簧產(chǎn)生的彈力相等，B正確；由于原長相同，勁度系數(shù)不同，所以兩彈簧的長度不同；彈簧的彈性勢能與形變量和勁度系數(shù)相關，則緩沖效果和勁度系數(shù)相關，C錯，D正確． 答案：BD 6解析：拉力對繩子做正功，根據(jù)動能定理可知，重力必定做負功，重心應逐漸升高。 答案：A 7解析：從頂部注水必須使水被提高到A點后才能注入容器，但從底部注水，只要使水的高度提高到H＋(將水看做質點，其位置在重心位置)即可，所以從頂部注水需要克服重力所做的功多。 答案：A 8解析：本題的關鍵是抓住重力做功與重力勢能變化的關系以及重力做功的特點，采用等效法分析。 從打開閥門K后，左管中的液體流向右管，直到兩管液面相平，相當于把左管中高為的液體“搬”到右管中，其重心下降的高度為，所以該過程中，液體重力勢能的減少量為ΔEp＝ρgS＝ρgS(h2－h(huán)1)2。 答案：C 9解析：將鐵棒豎立起來，其重心升高1 m，則重力勢能增加mgh＝200 J，人對鐵棒所做的功至少應等于鐵棒重力勢能的增加量。 答案：200 J 10解析：小球被彈出后做平拋運動，彈簧被壓縮后彈性勢能應等于小球做平拋運動的初動能。因此，可以測出小球離地面的豎直高度h，小球落地點的水平距離s，然后根據(jù)平拋運動的規(guī)律求出小球拋出時的初速度，即可求出彈簧被壓縮后的彈性勢能。小球做平拋運動時有h＝gt2，s＝vt，Ep＝Ek＝mv2＝m(s)2＝。 答案：(1)小球離地面的豎直高度h，小球落地點的水平距離s (2) 11解析：由于重力做功與通過的路徑無關，只決定于物體的重力mg和物體初末位置的高度差，所以物體由A位置運動到B位置，雖然先運動到地面高度再回到B高度，但初末位置的高度差是(H－h(huán))，那么重力做的功就是W＝mg(H－h(huán))。 答案：mg(H－h(huán)) 12解析：(1)如圖所示，1和2分別表示木塊在剛沒入水中時和到達池底時的位置。木塊從1位置移到2位置，相當于使同體積的水從2移到1，所以池水勢能的改變量等于這部分水在位置1和在位置2的勢能之差。因為木塊密度為水的，木塊的質量為m，所以與木塊同體積的水的質量為2m，故池水勢能的改變量為 ΔE＝2mg(H－a)。 (2)因為水池面積很大，可忽略因木塊壓入水中所引起的水深變化。木塊剛好完全沒入水中時，如圖所示，原來處于劃斜線區(qū)域的水被排開，后果等效于使這部分水平鋪于水面，這部分水的質量為m，其勢能的改變量為 ΔE水＝mgH－mg(H－a)＝mga 木塊勢能的改變量為 ΔE木＝mg(H－)－mgH＝－mga 根據(jù)動能定理，力F所做的功為 W＝ΔE水＋ΔE木＝mga。 答案：(1)2mg(H－a)　(2)mga