新教材版高中物理鲁科版必修2课时素养评价 14 势能及其改变.docx

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新教材版高中物理鲁科版必修2课时素养评价14势能及其改变

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课时素养评价五

势能及其改变

　　　　　　　　　　（25分钟·60分）

一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）

1.（2020·三明高一检测）铅笔从桌面掉到地上，此过程中（　　）

A.重力做正功，铅笔的重力势能减小

B.重力做负功，铅笔的重力势能减小

C.重力做正功，铅笔的重力势能增大

D.重力做负功，铅笔的重力势能增大

【解析】选A。

铅笔下落的过程中，重力的方向与运动的方向相同，重力做正功，故重力势能减小，故B、C、D错误，A正确。

2.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程。

将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（　　）

A.阻力对系统始终做负功

B.系统受到的合外力始终向下

C.重力做功使系统的重力势能增加

D.任意相等的时间内重力做的功相等

【解析】选A。

无论什么情况，阻力一定做负功，A对。

加速下降时，合力向下，减速下降时，合力向上，B错。

系统下降，重力做正功，所以重力势能减少，C错。

由于系统做变速运动，系统在相等时间内下落的高度不同，所以重力做功不同，D错。

3.当重力对物体做正功时，物体的（　　）

A.重力势能一定增加，动能一定减小

B.重力势能一定减小，动能一定增加

C.重力势能不一定减小，动能一定增加

D.重力势能一定减小，动能不一定增加

【解析】选D。

重力势能是否改变只看重力是否做功，重力做正功，重力势能必然减小；而动能是否变化则取决于外力对物体做的总功，不能只看重力做功，所以D选项是正确的。

4.神舟十一号飞行任务是中国第6次载人飞行任务，也是中国持续时间最长的一次载人飞行任务，总飞行时间长达33天。

如图所示，在返回舱拖着降落伞下落过程中，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

【解析】选A。

下落时，返回舱高度降低，所以重力做正功，重力势能减小。

则A正确，B、C、D错误。

5.如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动。

在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A.弹簧的弹性势能逐渐减小

B.弹簧的弹性势能逐渐增大

C.弹簧的弹性势能先增大后减小

D.弹簧的弹性势能先减小后增大

【解析】选D。

弹性势能的变化是由弹力做功引起的，弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。

在力F作用下物体处于静止状态时，弹簧处于压缩状态，撤去F后，在物体向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能先减小后增大。

则D正确，A、B、C错误。

【总结提升】理解弹性势能时应注意的两个问题

（1）弹簧的弹性势能的大小由弹簧的劲度系数和形变量（拉伸或缩短的长度）共同决定，劲度系数越大，形变量越大，弹簧的弹性势能越大。

（2）弹性势能具有相对性，但其变化量具有绝对性，因此，在判断弹性势能的变化时不必考虑零势能的位置。

【加固训练】

　　如图所示，小明玩蹦蹦杆，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是（　　）

A.重力势能减少，弹性势能增加

B.重力势能增加，弹性势能减少

C.重力势能减少，弹性势能减少

D.重力势能不变，弹性势能增加

【解析】选A。

弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增加；重力做正功，重力势能减少，则A正确，B、C、D错误。

6.如图甲所示，泰山是世界文化与自然双重遗产，世界地质公园，全国重点文物保护单位，国家重点风景名胜区，国家AAAAA级旅游景区。

某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功

B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功

C.从A到B重力做功为mg（H+h）

D.从A到B重力做功为mgH

【解析】选D。

重力对物体所做的功只与物体初、末位置的高度差有关，大小为WG=mgH，则D正确，A、B、C错误。

二、计算题（本题共2小题，共24分。

要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位）

7.（12分）（2020·大连高一检测）质量为m的木球从离水面高度为h处由静止释放，落入水中后，在水中运动的最大深度是h′，最终木球停止在水面上，若木球在水中运动时，受到因运动而产生的阻力恒为Fμ。

求：

（1）木球释放后的全部运动过程重力做的功是多少？

（2）它的重力势能变化了多少？

【解析】

（1）因为重力做功与路径无关，只与过程初、末状态的高度有关，所以全过程尽管木球在水下做了往复运动，但所做的功由h的大小决定，即WG=mgh。

（2）木球的重力势能减少了mgh。

答案：

（1）mgh　

（2）减少了mgh

8.（12分）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，小球下落高度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

mgl

答案：

mgl　

mgl

【加固训练】

　　在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为m的木块相连，若在木块上再作用一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动h，力F做功W1，此时木块再次处于平衡状态，如图所示。

求：

（1）在木块下移h的过程中重力势能的减少量。

（2）在木块下移h的过程中弹性势能的增加量。

【解析】

（1）据重力做功与重力势能变化的关系有

Δ

=WG=mgh

（2）据弹力做功与弹性势能变化的关系有Δ

′=-W弹

又因木块缓慢下移，力F与重力mg的合力与弹力等大、反向，

所以W弹=-W1-WG=-W1-mgh

所以弹性势能增量ΔEp增′=W1+mgh

答案：

（1）mgh　

（2）W1+mgh

　　　　　　　　　　（15分钟·40分）

9.（6分）（多选）某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型。

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

【解析】选B、D。

不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错误；在垫片向右移动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大，B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律F=kΔx可知，两弹簧的形变量不同，则两弹簧的长度不相等，C错误；在垫片向右移动的过程中，由于弹簧的弹力做功，则弹性势能将发生变化，D正确。

10.（6分）（多选）物体在某一运动过程中，重力对它做了40J的负功，下列说法中正确的是（　　）

A.物体的高度一定升高了

B.物体的重力势能一定减少了40J

C.物体重力势能的改变量不一定等于40J

D.物体克服重力做了40J的功

【解析】选A、D。

重力做负功，物体位移的方向与重力方向之间的夹角一定大于90°，所以物体的高度一定升高了，A正确；由于WG=-ΔEp，故ΔEp=-WG=40J，所以物体的重力势能增加了40J，B、C错误；重力做负功又可以说成是物体克服重力做功，D正确。

11.（6分）如图所示，物体A的质量为m，A的上端连接一个轻弹簧原长为L0，劲度系数为k，整个系统置于水平地面上，现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，则下列说法中正确的是（　　）

A.提弹簧的力对系统做功为mgL

B.物体A的重力势能增加mgL

C.物体A的重力势能增加mg（L-L0）

D.物体A的重力势能增加mg（L-

）

【解析】选D。

将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，由于开始时有支持力，故拉力先小于mg，物体离地后等于mg，拉力的位移为L，故提弹簧的力对系统做功小于mgL，故A错误；B点上移距离为L，弹簧伸长量为ΔL=

，故A上升的高度为L-ΔL，所以A的重力势能增加mg（L-

），故B、C错误，D正确。

12.（22分）如图所示，有一质量为m、长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面顶点为重力势能零点，求：

（1）开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各多大。

（2）此过程中重力做了多少功。

【解析】

（1）开始时，左边一半链条重力势能为Ep1=-

·

sinθ，右边一半的重力势能Ep2=-

·

；左右两部分总的重力势能为Ep=Ep1+Ep2=-

mgL（sinθ+1）

链条从右侧刚好全部滑出时，重力势能为Ep′=-

mgL

（2）此过程重力势能减少了ΔEp=Ep-Ep′=

mgL（3-sinθ），故重力做的功为WG=

mgL（3-sinθ）

答案：

（1）-

mgL（1+sinθ）　-

mgL

（2）

mgL（3-sinθ）

【总结提升】求重力势能及重力势能变化的思路

（1）要选择某一高度作为参考平面，确定出物体相对参考面的高度值，物体在参考面上方，高度为正，在下方，高度为负。

（2）根据重力势能的表达式Ep=mgh求出物体的重力势能，最后代入ΔEp=Ep2-Ep1求重力势能的变化量，ΔEp>0，表示重力势能增加，ΔEp<0，表示重力势能减少。

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