4.4 势能基础巩固 2021—2022 学年高中物理粤教版（2019）必修第二 册 一、选择题（共 15 题） 1．如图所示，放置于光滑水平桌面上的轻质弹簧，左端固定在竖直挡板上。现使一滑块沿桌面以某一向 左的初速度滑向弹簧，在滑块接触到弹簧直到速度减为零的过程中（　　） A．弹簧的弹性势能越来越大，弹力也越来越小 B．弹簧的弹性势能越来越小，弹力也越来越大 C．弹簧的弹性势能越来越小，弹力也越来越小 D．弹簧的弹性势能越来越大，弹力也越来越大 2．有两个大小相同的实心铁球和实心木球，旋转在同一水平桌面上．若选定地面为参考平面，比较这两 个球的重力势能的大小，则（ ） A．铁球的重力势能大 B．木球的重力势能大 C．两球的重力势能一样大 D．大小关系无法确定 3．食堂拟引进“二师兄”刀削面机器人，这将大大减轻人的负担。假设“二师兄”每次削出的面条质量相同， 从同一位置依次削出三块面条，分别落在水面上 A、B、C 三点，运动轨迹如图所示，忽略空气阻力的影 响，面条被削离后可视为平抛运动。关于面条被削离到落水的过程，下列说法中正确的是（　　） A．三块面条被削离时的动能相同 B．重力对落在 A 点的面条做功最少 C．落在 A 点的面条重力势能变化最少 D．三块面条的动能变化量相同 4．如图所示，质量为 m 的小球，从离桌面 H 高处由静止下落，桌面离地高度为 h。若以离桌面 H 处为参 考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（　　） A．mgh，减少 mg（H-h） B．mgh，增加 mg（H+h） C．-mgh，增加 mg（H-h） D．-mg（H+h），减少 mg（H+h） 5．下列各组物理量中，都是矢量的是（ ） A．功 C．重力 位移 速度 重力势能 B．力 速度 加速度 位移 D．功 位移 重力势能 6．关于重力势能下列说法正确的是（ ） A．重力势能只由重物决定 B．重力势能不能有负值 C．重力势能是相对的 D．放在地面上的物体重力势能一定为零 7．一根粗细均匀的长直铁棒重 600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高 0.50 m，而另一端仍在地 面上，则（　 　） A．铁棒的重力势能增加了 300 J B．铁棒的重力势能增加了 150 J C．铁棒的重力势能增加量为 0 D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定 8．如图所示，撑竿跳是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于 运动员撑竿跳起的过程说法中正确的是（　　） A．运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大 B．运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大 C．运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻，竿弹性势能最大 D．以上说法均有可能 9．关于小孩子荡秋千，有下列四种说法：①质量大的孩子荡秋千，它摆动的频率更大些 ②孩子在秋千达 到最低点处有失重的感觉 ③拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开 ④自己荡秋千想荡高一些， 必须在两侧最高点提高重心，增加势能．上述说法中正确的是 A．①② B．③④ C．②④ D．②③ 10．劲度系数分别为 kA＝2 000 N/m 和 kB＝3 000 N/m 的弹簧 A 和 B 连接在一起，拉长后将两端固定，如图 所示，弹性势能 EpA、EpB 的关系为（ ） A．EpA＝EpB B．EpA＝ C．EpA＝ D．EpA＝ 11．起重机将质量为 100kg 的物体从地面提升到 10m 高处，取 g=10m/s2，在这个过程中，下列说法中正确 的是（ ） A．重力做正功，重力势能增加 1.0×104J B．重力做正功，重力势能减少 1.0×104J C．重力做负功，重力势能增加 1.0×104J D．重力做负功，重力势能减少 1.0×104J 12．关于重力势能，下列说法正确的是 A．重力势能的大小只由物体本身决定 B．物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大 C．一个物体的重力势能从-5J 变化到-3J 重力势能变大了 D．重力势能的减少量可能大于重力对物体做的功 13．如图所示，质量相同的甲乙两个小物块(视为质点)，甲从竖直固定的 1 光滑圆弧轨道顶端由静止滑下， 4 轨道半径为 R，圆弧底端切线水平，乙从高为 R 的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是（　　） A．两物块到达底端时速度相同 B．两物块运动到底端的过程中重力做功相同 C．两物块到达底端时动能不同 D．两物块到达底端时，甲物块重力做功的瞬时功率大于乙物块重力做功的瞬时功率 14．物体在运动过程中，克服重力做功 50J，则以下说法中正确的是（　　） A．物体的高度一定降低了 B．物体的高度一定升高了 C．物体的重力势能一定是 50J D．物体的重力势能一定减小 50J 15．如图所示，一质量为 m，长度为 l 的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂。用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向 1 上拉起至 M 点，M 点与绳的上端 P 相距 l 。重力加速度大小为 g。在此过程中，外力做的功为（　　） 3 1 A． mgl 2 1 B． mgl 6 1 C． mgl 3 1 D． mgl 9 二、填空题（共 4 题） 16．从离地面 3.2m 高的阳台上落下一个小石块，若不计空气阻力，则小石块落地时的速度大小为 _____m/s，在下落过程中重力势能_____。（填“增大”、“不变”或“减小”） 17．动能与势能的相互转化 （1）重力势能与动能的转化 只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能_________，动能_________，物体的________ _转化为_________；若重力对物体做负功，则物体的重力势能_________，动能_________，物体的______ ___转化为_________。 （2）弹性势能与动能的转化 只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能_________，物体的动能增加，弹簧的___ ______转化为物体的_______；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能_________，物体的动能________ _，物体的_________转化为弹簧的_________。 （3）机械能：_________、_________与_________统称为机械能。 18．质量为 m 的小球，从离桌面 H 高处由静止下落，桌面离地面的高度为 h ，如图所示，若以桌面为参考 平面，那么小球落地时的重力势能为___J，整个下落过程中重力做功__J． 19．某同学利用如图甲装置探究弹簧的弹性势能 Ep 与弹簧伸长量 x 之间的关系，实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量遮光条宽度 d，如图乙所示测量值 d=________mm； （2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在立柱上固定一指针，标示出弹 簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度 x0； （3）测量出重锤质量 m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度 x1，并按甲图所示将 光电门组的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为 g，则此弹簧的劲度系数 k=_____； （4）用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条恰好回到弹簧原长标记指针的等高处（保持细线竖直）， 迅速释放重锤使其无初速下落，光电门组记下遮光条经过的时间 t ，则此时重锤下落的速度为________， 弹簧此时的弹性势能为_____________（均用题目所给字母符号表示）； （5）换上不同质量的重锤，重复步骤 3、4，计算出相关结果，并验证弹性势能 EP 与弹簧伸长量 x 之间的 关系． 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示,劲度系数为 k1 的轻质弹簧两端分别与质量均为 m 的物块 1、2 拴接,劲度系数为 k2 的轻质弹簧 上端与物块 2 拴接，下端压在桌面上（不拴接)，整个系统处于平衡状态．现施力将物块 1 缓慢竖直上提， 直到 k1 的下端刚脱离桌面,求此过程中： （1）物块 2 的重力势能增加了多少？ （2）物块 1 的重力势能堆加了多少？ 21．如图所示，一个滑块质量为 2kg，从斜面上 A 点由静止下滑，经过 BC 平面又冲上另一斜面到达最高 点 D．已知 AB=100cm，CD=60cm，∠α=30°，∠β=37°，（g 取 10m/s2）．已知 AB、CD 均光滑，只有 BC 面粗糙且 BC 面上各处粗糙程度相同，BC=28cm．试求：（sin37°=0.6，cos37°=0.8） （1）滑块在 A 和 D 点所具有的重力势能分别是多少？（以 BC 面为零势面） （2）滑块与 BC 面的动摩擦因数． （3）滑块最终停在 BC 面上的位置距离 B 点多远？ 22．如图所示，是人们用打“夯”的方式把松散的地面夯实的情景。假设两人同时通过绳子对质量为 m 的重 物各施加一个力，大小均为 F，方向都与竖直方向成 α，重物离开地面 h 后两人同时停止施力，最后重物 下落把地面砸深 x。重力加速度为 g。求： （1）停止施力前重物上升过程中加速度大小 a； （2）以地面为零势能面，重物具有重力势能的最大值 EPm； （3）重物砸入地面过程中，对地面的平均冲击力大小 F ； 23．如图所示，质量为 m 的足球在地面 1 的位置被踢出后落到地面 3 的位置，在空中达到最高点 2 的高度 为 h. (1)足球由位置 1 运动到位置 2 时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？足球的重力势能增加了多 少？ (2)足球由位置 2 运动到位置 3 时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？ 参考答案 1．D 2．A 3．D 4．D 5．B 6．C 7．B 8．C 9．B 10．C 11．C 12．C 13．B 14．B 15．D 16．8m/s 减小 17．减小 增加 减小 18． 动能 弹性势能 E p  mgh 19．2.50 重力势能 mg x1  x0 动能 重力势能 增加 减小 弹性势能 动能 重力势能 减小 动能 W  mg （） h H d t 1 d mg ( x1  x0 )  m( ) 2 2 t �1 1 � 2m 2 g 2 2m 2 g 2 �  � 20．（1） k 2 ；（2） �k1 k2 � 21．（1）10J,7.2J （2）0.5 (3)距离 B 端 12m 22．（1） a  23．（1） 2 F cos   mg 2 Fh cos   mg ；（2） E  2 Fh cos  ；（3）