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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(guān)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(guān)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(guān) 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(guān)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(zhì)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(guān) 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(zhì)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(guān)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(zhì)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?qū)椈蓧嚎s至最短，而后突然釋放，鋼球?qū)⒀剀壍里w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(guān)系式是Ep＝________。 11如圖所示，求質(zhì)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(zhì)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(guān)，取決于物體初、末位置，且與受不受其他力無關(guān)。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(yīng)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(guān)，則緩沖效果和勁度系數(shù)相關(guān)，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(yīng)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(zhì)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(guān)鍵是抓住重力做功與重力勢能變化的關(guān)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(yīng)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(yīng)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(guān)，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(zhì)量為m，所以與木塊同體積的水的質(zhì)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(zhì)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