高中物理教科版第四章機械能和能源學業(yè)分層測評13

學業(yè)分層測評(十三)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下列關于重力勢能的說法正確的是()A．重力勢能的大小只由重物本身決定B．所處位置高的物體，則重力勢能就大C．在地面上的物體，它具有的重力勢能一定等于零D．重力勢能實際上是物體和地球所共有的【解析】重力勢能等于物體的重力與物體重心高度的乘積，故選項A、B都不對；重力勢能具有相對性，零勢能位置的選取是任意的，地面不一定是零勢能位置，選項C錯誤；重力是物體與地球間的作用力，重力勢能實際上也是地球與物體共有的，重力勢能具有系統(tǒng)性，選項D正確．【答案】D2．(2023·漢中高一檢測)當重力對物體做正功時，物體的重力勢能和動能可能的變化情況，下面說法正確的是()A．重力勢能一定增加，動能一定減少B．重力勢能一定減少，動能一定增加C．重力勢能一定減少，動能不一定增加D．重力勢能不一定減少，動能一定增加【解析】只要重力做正功，重力勢能一定減少，動能的變化要看合外力做功，與重力做功沒有直接關系，C對．【答案】C3．如圖4-3-9所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F的作用下物體處于靜止狀態(tài)，當撤去F后，物體將向右運動．在物體向右運動的過程中，下列說法正確的是()【導學號：67120238】圖4-3-9A．彈簧的彈性勢能逐漸減小B．彈簧的彈性勢能逐漸增大C．彈簧的彈性勢能先增大后減小D．彈簧的彈性勢能先減小后增大【解析】由物體處于靜止狀態(tài)可知，彈簧處于壓縮狀態(tài)，撤去F后物體在向右運動的過程中，彈簧的彈力對物體先做正功后做負功，故彈簧的彈性勢能應先減小后增大．【答案】D4．物體從某高度處做自由落體運動，以地面為重力勢能零點，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢能與下落高度的關系的是()【解析】設物體開始下落時的重力勢能為Ep0，物體下落高度h過程中重力勢能減少量ΔEp＝mgh，故物體下落高度h時的重力勢能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep-h圖象為傾斜直線，B正確．【答案】B5．(多選)關于重力勢能，下列說法中正確的是()A．物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定B．物體與零勢面的距離越大，它的重力勢能也越大C．一個物體的重力勢能從－5J變化到－3J，重力勢能變大了D．在地面上的物體，它具有的重力勢能不一定等于零【解析】重力勢能具有相對性，零勢能面的選取不同，其數(shù)值也不同，選項A錯誤，D正確；物體若在零勢能面下方，物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能卻越小，所以選項B錯誤；重力勢能為標量，其“＋”“－”表示重力勢能的大小，－5J小于－3J，選項C正確．【答案】CD6．一個100g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度，則整個過程中重力對球所做的功及球的重力勢能的變化是(g取10m/s2)()A．重力做功為JB．重力做了J的負功C．物體的重力勢能一定減少JD．物體的重力勢能一定增加J【解析】整個過程中重力做功WG＝mgΔh＝×10×J＝J，故重力勢能減少J，所以選項C正確．【答案】C7.(2023·廈門高一檢測)如圖4-3-10所示，將一木球靠在輕質(zhì)彈簧上，壓縮后松手，彈簧將木球彈出．已知彈出過程彈簧做了40J的功，周圍阻力做了－10J的功，此過程()圖4-3-10A．彈簧彈性勢能減小10JB．彈簧彈性勢能增加40JC．木球動能減小10JD．木球動能增加30J【解析】彈簧彈力做了40J的功，彈性勢能減少了40J，選項A、B錯誤；合外力對木球做功為30J，木球動能增加了30J，選項C錯誤，選項D正確．【答案】D8．在離地80m處無初速釋放一小球，小球質(zhì)量為m＝200g，不計空氣阻力，g取10m/s2，取最高點所在水平面為零勢能參考平面．求：(1)在第2s末小球的重力勢能；(2)在第3s內(nèi)重力所做的功及重力勢能的變化．【解析】(1)在第2s末小球所處的高度為：h＝－eq\f(1,2)gt2＝－eq\f(1,2)×10×22m＝－20m重力勢能為：Ep＝mgh＝×10×(－20)J＝－40J.(2)在第3s末小球所處的高度為h′＝－eq\f(1,2)gt′2＝－eq\f(1,2)×10×32m＝－45m.第3s內(nèi)重力做功為：WG＝mg(h－h(huán)′)＝×10×(－20＋45)J＝50JWG>0，所以小球的重力勢能減少，且減少了50J.【答案】(1)－40J(2)50J減少了50J[能力提升]9．(多選)(2023·錦州高一檢測)質(zhì)量為m的物體，由靜止開始下落，由于空氣阻力作用，下落的加速度為eq\f(4,5)g，在物體下落h的過程中，下列說法正確的是()【導學號：67120239】A．物體重力做的功為mghB．物體所受阻力做功為eq\f(mgh,5)C．物體重力勢能減少了mghD．物體克服阻力所做的功為eq\f(mgh,5)【解析】因物體的加速度為eq\f(4,5)g，由牛頓第二定律可知，mg－Ff＝ma解得空氣阻力Ff＝eq\f(1,5)mg.重力做功WG＝mgh，阻力做功Wf＝－eq\f(1,5)mgh，A、D對，B錯；重力做功與重力勢能變化的關系WG＝－ΔEp，重力做正功，故重力勢能減小mgh，C正確．【答案】ACD10．如圖4-3-11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()圖4-3-11A．n(n－1)mgh B．eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D．eq\f(1,2)n(n＋1)mgh【解析】本題關鍵在于分析各塊磚的重心位置變化情況，從而找出n塊磚的重力勢能變化．把n塊磚看做一個整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢能面，n塊磚都平放在地上時，其重心都在eq\f(h,2)高處，所以n塊磚的初始重力勢能為E1＝eq\f(nmgh,2).當n塊磚疊放在一起時，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)處，所以末態(tài)重力勢能為E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力勢能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).【答案】B11．如圖4-3-12所示，一條鐵鏈長為2m，質(zhì)量為10kg，放在水平地面上，拿住一端提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開地面的瞬間，鐵鏈克服重力做功為多少？鐵鏈的重力勢能變化了多少？圖4-3-12【解析】鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置提高了h＝eq\f(l,2)，因而鐵鏈克服重力所做的功為W＝eq\f(1,2)mgl＝eq\f(1,2)×10××2J＝98J鐵鏈的重力勢能增加了98J.鐵鏈重力勢能的變化還可由初、末狀態(tài)的重力勢能來分析．設鐵鏈初狀態(tài)所在水平位置為零勢能參考平面，則Ep1＝0，Ep2＝eq\f(mgl,2)，鐵鏈重力勢能的變化ΔEp＝Ep2－Ep1＝eq\f(mgl,2)＝eq\f(1,2)×10××2J＝98J，即鐵鏈重力勢能增加了98J.【答案】98J增加了98J12．金茂大廈是上海的標志性建筑之一，它的主體建筑包括地上101層，地下3層，高420.5m，距地面341m的第88層為觀光層，環(huán)顧四周，極目眺望，上海新貌盡收眼底．假如一質(zhì)量為60kg的游客在第88層觀光(g取10m/s2)．(1)求以地面為參考平面時游客的重力勢能；(2)若游客乘電梯從地面上升到88層，重力做功與重力勢能的變化各是多少？【導學號：67120230】【解析】(1)以地面為參考平面，游客相對地面的高度為341m.Ep＝mgh＝60×10×341J≈×105J.(2)游客上升過程中重