重力势能动能.docx

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重力势能动能

（五）重力势能

1.下列对重力势能的理解正确的是（　　）

A．重力势能具有相对性

B．重力势能的变化与参考平面的选取无关

C．重力势能的变化与重力做功无关

D．克服重力做功，重力势能减少

考点：

重力势能．

专题：

机械能守恒定律应用专题．

分析：

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，重力势能的大小与质量和位置两个因素有关，重力势能的变化量与重力做功有关，与参考平面的选取无关．

解答：

解：

A、重力势能具有相对性，重力势能的大小与零势面的选取有关，故A正确；

B、重力势能的变化量与重力做功有关，当重力做正功时，重力势能减小，当克服重力做功时，重力势能增加，与零势面的选取无关，故B正确，CD错误；故选AB．

2.对重力势能理解正确的是（　　）

A．重力势能的大小与零势面的选取无关

B．重力势能的变化与重力做功有关

C．重力势能是矢量

D．处在同一位置上的两个物体重力势能相同

考点：

重力势能．

专题：

定量思想．

分析：

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，重力势能的大小与质量和高度两个因素有关．

解答：

解：

A、重力势能具有相对性，重力势能的大小与零势面的选取有关，故A错误；B、重力势能的减小等于重力做功，与零势面的选取无关，故B正确；

C、重力势能是能量，能量是标量，故C错误；

D、重力势能Ep=mgh，高度相同，质量不一定相同，故重力势能不一定相等，故D错误；故选B．

3.在教室里小明同学把掉在地上的一课本《物理必修2》（人民教育出版社）捡起放回课桌面，在此过程中，该课本重力势能的增加量最接近下列哪个选项的数值（　　）

A．0.2JB．2JC．200JD．200J

考点：

重力势能．专题：

估算题．

分析：

首先估测物理课本的质量，然后计算它的重力，然后再估测课桌的高度，最后根据功的公式计算即可．

解答：

解：

一本物理课本的质量m=200g=0.2kg，G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，

课桌高度约为1m，

人对课本做的功：

W=Gh=2N×1m=2J．故选：

B．

4.

一棵树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D．已知AC、CD的高度差分别为2.2m和3m，以地面C为零势能面，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示．算出该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是（　　）

A．15.6J和9JB．9J和-9J

C．15.6J和-9JD．15.6J和-15.6J

考点：

重力势能．专题：

常规题型．

分析：

以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式分析答题．

解答：

解：

以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得

 D处的重力势能Ep=mgh=0.3×10×（-3）J=-9J，

从A落下到D的过程中重力势能的减少量△Ep=mg△h=0.3×10×（2.2+3）J=15.6J，故选C．

（六）重力势能的变化与重力做功的关系

1.用电梯将货物沿竖直方向匀速提升一段距离．关于这一过程，下列说法中正确的是（　　）

A．重力对货物做正功，电梯对货物的支持力做负功，物体的动能增大

B．重力对货物做负功，电梯对货物的支持力做正功，物体的动能不变

C．重力对货物做负功，电梯对货物的支持力做正功，物体的动能增大

D．重力对货物不做功，电梯对货物的支持力做负功，物体的动能不变

考点：

重力势能的变化与重力做功的关系；功的计算．

分析：

电梯匀速上升，动能不变，根据重力和支持力方向与位移方向的关系，判断做功的正负．

解答：

解：

电梯匀速上升过程中，货物受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用，而位移方向竖直向上，所以重力对货物做负功，电梯对货物的支持力做正功，物体的动能不变．故B正确，ACD错误．故选B

2.质量为m的物体在距离地面h高处由静止竖直下落到地面，下落的加速度为4/5g，下列说法中错误的是（　　）

A．物体的机械能减少1/5mgh

B．物体的动能增加4/5mgh

C．合力做功4/5mgh

D．物体的重力势能减少1/5mgh

考点：

重力势能的变化与重力做功的关系；动能定理的应用；机械能守恒定律．

专题：

机械能守恒定律应用专题．

分析：

根据物体下落的加速度，求出物体所受空气阻力，然后根据各种功能关系求解．合外力做功对应着动能转化，重力做功对应着重力势能转化，除重力之外力做功对应着机械能转化．

解答：

解：

物体下落阻力为f，则根据牛顿第二定律：

mg-f=ma，将a＝4/5g带入得f＝1/5mg．

根据各种功能关系得：

机械能减小为：

△E＝fh＝1/5mgh，故A正确；

动能增加为：

△Ek＝F合h＝mah＝4/5mgh，故B正确；

合外力做功和动能增量相等，故C正确；

重力势能减小为：

△EP=mgh，故D错误．本题选错误的，故选D．

3.

如图所示，质量为1kg的木块静止于水平面上，与轻质弹簧的下端相连，轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的竖直向上的外力F作用于弹簧上端，在木块向上移动一段距离的过程中拉力F做了100J的功，在上述过程中（　　）

A．弹簧的弹性势能增加了100J

B．木块的动能增加了100J

C．木块和弹簧组成的系统机械能增加了100J

D．木块的重力势能增加了100J

考点：

重力势能的变化与重力做功的关系；动能定理的应用．

专题：

机械能守恒定律应用专题．

分析：

根据能量守恒分析外力所做的功，转变成哪些形式的能．因为功是能量转化的量度．

解答：

解：

在外力做功的过程中，弹簧的弹性势能增加，木块的动能和重力势能统称为木块的机械能，而木块的机械能也增加．功是能量转化的量度，可知外力所作的功，使得弹簧的弹性势能和木块的机械能增加．故A、B、D错误，C正确．故选C．

4.我国发射的“神舟七号”飞船在绕地球45圈后，与2008年9月28日胜利返航．在返回舱拖着降落伞下落的过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为（　　）

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

考点：

重力势能的变化与重力做功的关系．

分析：

重力做功只与始末位置有关，重力做正功重力势能减少，重力做负功重力势能增加．

解答：

解：

在接近地面的过程中重力方向和运动方向相同，所以重力作正功，高度降低，所以重力势能减小，所以A正确，BCd错误．故选A

5.

如图所示，质量为m的足球在地面l的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中到达的最高点2的高度为h．则（　　）

A．足球由l到2过程中动能变大

B．足球由l到2过程中动能变小

C．足球由2到3过程中重力势能变大

D．足球在位置2时动能最大

考点：

重力势能的变化与重力做功的关系；动能定理．

分析：

根据动能定理判断动能的变化．

根据重力做功量度重力势能的变化．

解答：

解：

A、足球由l到2过程中只受重力，重力做负功，所以动能变小．故A错误，B正确

C、足球由2到3过程中，重力做正功，重力势能减小，故C错误

D、足球在位置2时动能最小，故D错误故选B．

（七）弹性势能

1.

某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型，图中K1、K2为原长相等，

劲度系数不同的轻质弹簧，下列表述正确的是（　　）

A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关

B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等

C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等

D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变

考点：

弹性势能．

分析：

本题关键明确两个弹簧是串联关系，弹力相等，然后结合胡克定律进行分析．

解答：

解：

A、劲度系数不同，在相同的压力下形变效果不同，故缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，故A错误；

B、C、D、垫片向右移动时，两个弹簧的长度变了，而两弹簧是串联关系，故产生的弹力大小始终相等，故B正确，C错误；

D、垫片向右移动时，两个弹簧的长度变了故两弹簧的弹性势能发生改变，故D正确；故选BD．

2.关于弹性势能，下列说法中正确的是（　　）

A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能

B．发生形变的物体都具有弹性势能

C．只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能

D．弹簧的形变量越大，弹性势能就越小

考点：

弹性势能．

分析：

任何物体发生弹性形变时，都具有弹性势能．弹簧伸长和压缩时都有弹性势能．同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大．

解答：

解：

A、由弹性势能的定义和相关因素进行判断．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．所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能．故A正确．

B、C、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B、C错误．

D、发生弹性形变的物体，形变量越大，弹性势能越大，故D错误．故选：

A．

3.

质量分别为m和2m的物块A和B用一轻弹簧连接，静止在水平桌面上（如图甲），现用一竖直方向上的力F拉动物块A，使之向上做匀加速直线运动（如图乙），在物块A开始运动到物块B即将要离开桌面的过程中（弹簧处于弹性限度内），下列判断错误的是（　　）

A．力F一直在增大，物块A受到的合力一直不变

B．弹簧的弹性势能一直增大

C．物块A的动能和重力势能一直增大

D．A、B两物块和轻弹簧组成的系统机械能守恒

考点：

弹性势能；动能和势能的相互转化；功能关系．

分析：

A压着弹簧处于静止状态，当力F作用在A上，使其向上匀加速直线运动，导致弹簧的弹力发生变化，则力F也跟着变化，但物体A的合力却不变．在A上升过程中，弹簧从压缩到伸长，所以弹簧的弹性势能先减小后增大．在上升过程中由于除重力与弹力做功外，还有拉力做功，所以系统的机械能与弹簧的弹性势能之和增加，从而可根据弹簧的弹性势能来确定木块的机械能如何变化，以及系统的机械能如何变化．

解答：

解：

A、最初弹簧被压缩，A物体受到竖直向上的弹力等于重力，由于A物体做匀加速直线运动，对A受力分析，受重力、拉力和弹力，根据牛顿第二定律，有：

F-mg+kx=ma

解得：

F=m（g+a）-kx

由于x先减小后反向增加，故拉力一直增大；合力为ma，不变，故A正确；

B、在A上升过程中，弹簧从压缩到伸长，所以弹簧的弹性势能先减小后增大，故B错误；

C、在上升过程中由于物体A做匀加速运动，所以物体A的速度增大，高度升高，则木块A的动能和重力势能之和增大，故C正确；

D、在上升过程中，除重力与弹力做功外，还有拉力做正功，所以两木块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大．故D错误；本题选择错误的，故选：

BD．

4.在2008年北京奥运会上，俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩第24次打破世界纪录．图为她在比赛中的几个画面，下列说法中正确的是（　　）

A．运动员过最高点时的速度为零

B．撑杆恢复形变时，其弹性势能转化为运动员的机械能

C．运动员助跑阶段，身体中的化学能只转化为人的动能

D．运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功

考点：

弹性势能；动能定理；动能和势能的相互转化．

专题：

定性思想；力学知识在生产和生活中的应用．

分析：

运动员起跳过程中，杆先由直变弯，动能转化为杆的弹性势能，然后杆再由弯变直，弹性势能又转化为重力势能，将运动员抬高．

解答：

解：

A、运动员经过最高点如果速度为零，接下来将会做自由落体运动而碰到杆，故A错误；

B、运动员起跳过程中，杆先由直变弯，动能转化为杆的弹性势能，然后杆再由弯变直，弹性势能又转化为机械能，故B正确；

C、运动员助跑阶段，运动员消耗了体内的化学能，其中一部分转化为运动员的动能，一部分转化为热能，运动员流汗就可以说明有热能产生，故C错误；

D、在上升过程中，杆先在运动员的压力作用下由直变弯，动能转化为杆的弹性势能，然后杆再由弯变直，弹性势能又转化为重力势能，故运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功，故D正确．

5.关于弹性势能的大小，下列说法中不正确的是（　　）

A．弹性势能的大小与弹簧的劲度系数有关

B．弹性势能的大小与弹簧自身的长度有关

C．弹性势能的大小与弹簧的形变量有关

D．对于同一根弹簧，在压缩和伸长相同的长度时弹性势能的大小是相同的

（八）探究功与速度变化的关系

1.

在“探究恒力做功和物体动能变化关系”实验中．某同学的实验方案如图所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，正确的措施是（　　）

A．取下钩码，抬高滑板一端，让小车匀速下滑，平衡摩擦力

B．实验中要保持钩码质量远大于小车的质量

C．实验中要保持钩码质量远小于小车的质量

D．要先接通电源，然后释放小车

考点：

探究功与速度变化的关系．

专题：

实验题．

分析：

本实验要用勾码的重力代替小车所受到的合力，具体实验时注意两点，一是钩码质量远小于小车的质量，二是要平衡摩擦力．

解答：

解：

A、本实验要用勾码的重力代替小车所受到的合力，对小车受力分析，受到重力，拉力，支持力和摩擦力，要使拉力近似等于合力，可将长木板一段垫高，使重力的下滑分量恰好等于摩擦力，所以要取下钩码，抬高滑板一端，让小车匀速下滑，平衡摩擦力，故A错误．

BC、设小车质量M，钩码质量m，整体的加速度为a，绳上的拉力为F，则：

对小车有：

F=Ma；

对钩码有：

mg-F=ma，即：

mg=（M+m）a；

如果用钩码的重力表示小车受到的合外力，则要求：

Ma=（M+m）a，必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量，这样两者才能近似相等，故B错误，C正确．

D、此措施是该实验的要求，并不能减少实验误差，故D错误．故选：

AC．

2.在《探究功与物体速度变化的关系》的实验中，有个方案中涉及到橡皮筋做功，对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍就行，具体使用的方法是（　　）

A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s…进行第1次、第2次、第3次…实验时，力对物体做的功就是W、2W、3W …

B．让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F…实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W …

C．选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次…实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W …

D．利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W …

考点：

探究功与速度变化的关系．

专题：

实验题；动能定理的应用专题．

分析：

该实验的实验原理是：

橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能，实验中用到多条橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉长的一样多，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．我们通过改变橡皮筋的条数来改变做功的多少，不用测量变力和位移大小．

解答：

解：

橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都一样时，若一根橡皮筋在回复原长时对小车做功为W，则两根伸长相同长度，做功为2W，当用1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次…实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W…橡皮条数的关系就是做功多少的倍数，故ABD错误，C正确．故选：

C

3.

在“探究功与物体速度变化”的关系的实验中，某同学在实验中得到了如图所示的一条纸带，为计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，可测图中哪些点的速度（　　）

A．1号点B．2号点C．3号点D．4号点

考点：

探究功与速度变化的关系．

专题：

实验题；动能定理的应用专题．

分析：

在“探究功与物体速度变化”的关系的实验中，小车在橡皮筋作用下做加速度逐渐减小的加速运动，当纸带上点距均匀时，小车开始匀速运动，速度达到最大，此时的速度即为所求速度．

解答：

解：

在该实验中，橡皮筋做功而使小车获得的速度，即为小车的最大速度也就是纸带上点距均匀时的速度大小，故应该求2号点或者3号点的速度大小，故AD错误，BC正确．故选BC．

（九）动能定理

1.运动员在刚跳离飞机，其降落伞尚未打开的一段时间内，下列说法中正确的是（　　）

A．空气阻力做正功B．重力势能增加

C．动能增加D．空气阻力做负功

考点：

动能定理．

分析：

判断动能和重力势能的变化主要从动能和重力势能的影响因素判断．

（1）动能大小的影响因素：

质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．

（2）重力势能大小的影响因素：

质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．（3）判断力做正功还是负功，主要看力和位移的夹角．

解答：

解：

空降兵跳伞，在他们离开飞机、打开降落伞之前的一段时间内，质量不变，其下降的速度越来越大，动能越来越大；高度越来越小，重力势能越来越小．受到的阻力向上，位移向下，做负功．故选CD．

2.

如图所示，一个质量m=0.5kg的小球（视为质点）从H=12m高处，由静止开始沿光滑弧形轨道AB滑下，接着进入半径R=4m的竖直圆环，当到达环顶C时，刚好对轨道压力为零；小球沿左半环CB滑下后，再进入光滑弧形轨道BD，且到达D点时速度为零，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．在由A到D的过程中，小球的机械能守恒

B．小球第一次过B点时对轨道的压力大小是30N

C．小球从B到C的过程中克服阻力做的功是10J

D．D点离地面的高度小于12m

3.

如图所示，两个固定的斜面底边长度相等，斜面倾角θ1＜θ2，质量相同的物体（可视为质点） A、B 由静止开始分别从斜面的顶部滑到底部，两物体与斜面的动摩擦因数相同下列说法正确的是（　　）

A．两物体克服摩擦力做的功一样多

B．物体A克服摩擦力做的功多

C．两物体滑至底端时动能相等

D．物体B滑至底端时动能较大

4.一人站在高处将质量为2kg的物体以5m/s的速度抛出．若物体出手点高度为10m（不计空气阻力，g取10m/s2），则下面结论中正确的是（　　）

A．人对物体做功25JB．人对物体做功200J

C．物体落地时速度大小是15m/sD．物体落地时速度大小是20m/s

5.美国的NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众．经常有这样的场面：

在临终场前0.1s，运动员把球投出且准确命中，获得比赛的胜利．如果运动员投篮的过程中对篮球做的功为W，出手高度（相对地面）为h1，篮筐距地面高度为h2，球的质量为m，空气阻力不计．下列说法中正确的是（　　）

A．篮球出手时的动能为W+mgh1

B．篮球进框时的动能为W+mgh1-mgh2

C．篮球从出手到进框的过程中，其重力势能增加了mgh1-mgh2

D．篮球从出手到进框的过程中，重力对它做的功为mgh2-mgh1

（十）动能定理的应用专题．

1.

质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上．已知t=0时质点的速度为零．在图中所示的t1、t2、t3和t4各时刻中，哪一时刻质点的动能最大（　　）

A．t1B．t2C．t3D．t4

分析：

通过分析质点的运动情况，确定速度如何变化，再分析动能如何变化，确定什么时刻动能最大．

解答：

解：

由力的图象分析可知：

       在0∽t1时间内，质点向正方向做加速度增大的加速运动．

        在t1∽t2时间内，质点向正方向做加速度减小的加速运动．

       在t2∽t3时间内，质点向正方向做加速度增大的减速运动．

       在t3∽t4时间内，质点向正方向做加速度减小的减速运动．t4时刻速度为零．

    则t2时刻质点的速度最大，动能最大．故选B．

动能是状态量，其大小与速度大小有关，根据受力情况来分析运动情况确定速度的变化，再分析动能的变化是常用的思路．

2.如图甲所示，静止在水平地面的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则（　　）

A．0～t1时间内F的功率逐渐增大

B．t2时刻物块A的加速度最大

C．t2时刻后物块A做反向运动

D．t3时刻物块A的动能最大

考点：

动能定理的应用；功率、平均功率和瞬时功率．

专题：

压轴题；动能定理的应用专题．

分析：

当拉力大于最大静摩擦力时，物体开始运动；当物体受到的合力最大时，物体的加速度最大；由动能定理可知，物体拉力做功最多时，物体获得的动能最大．

解答：

解：

A、由图象可知，0～t1时间内拉力F小于最大静摩擦力，物体静止，拉力功率为零，故A错误；

B、由图象可知，在t2时刻物块A受到的拉力最大，物块A受到的合力最大，由牛顿第二定律可得，

此时物块A的加速度最大，故B正确；

C、由图象可知在t2～t3时间内物体受到的合力与物块的速度方向相同，物块一直做加速度运动，故C错误；

D、由图象可知在t1～t3时间内，物块A受到的合力一直做正功，物体动能一直增加，在t3时刻以后，

合力做负功．物块动能减小，因此在t3时刻物块动能最大，故D正确；

故选BD．点评：

根据图象找出力随时间

3.一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t=0时起，第1秒内受到2N的水平外力作用，

第2秒内受到同方向的1N的外力作用．下列判断正确的是（　　）

A．0～2s内外力的平均功率是9/4W

B．第2秒内外力所做的功是5/4J

C．第2秒末外力的瞬时功率最大

D．第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是4/5

4.小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面．在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍，则h等于（　　）

A．H/9B．2H/9C．3H/9D．4H/9

5.

游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑

，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则（　　）

A．下滑过程中支持力对小朋友做功

B．下滑过程中小朋友的重力势能增加

C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒

D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功

考点：

动能定理的应用；机械能守恒定律．

专题：

动能定理的应用专题．

分析：

下滑过程中小朋友在支持力方向没有发生位移，支持力对小朋友不做功．下滑过程中，小朋友高度下降，重力势能减小．摩擦力做负功，机械能减小．在水平面滑动过程中，摩擦力方向与位移方向相反，做负功．

解答：

解：

A、下滑过程中小朋友在支持力方向没有发生位移，支持力不做功．故A错误．

   B、下滑过程中，小朋友高度下降，重力做正功，其重力势能减小．故B错误．

   C、整个运动过程中，摩擦力做功，小朋友的机械能减小，转化为内能．故C错误．

   D、在水平面滑动过程中，摩擦力方向与位移方向相反，摩擦力对小朋友做负功，故D正确．故选D