沪科版 (2019)必修 第二册1.4 势能的变化与机械功达标测试

【特供】1.4势能的变化与机械功-1随堂练习

一．填空题

1．正确理解势能的概念，必须理解位置的概念，物体（看作质点）所处的位置是一个空间点，在一维空间（数轴）上用_______表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用________表示；在三维空间中用____________表示。

2．如图所示是弹簧门的一角，依靠弹簧形变后储存的弹性势能自动将打开的门关闭，当弹簧门打开时，弹簧的弹力对外做________功，弹性势能________；当弹簧门关闭时，弹簧的弹力对外做________功，弹性势能________。

3．分子势能的决定因素

（1）宏观上：分子势能的大小与物体的_______有关；

（2）微观上：分子势能的大小与分子之间的_______有关。

4．通常情况下，认为固体分子间的距离为平衡距离r0，当固体被压缩时，其分子势能将_____；若膨胀时，其分子势能又将_____。（均选填“增大”或“减小”）

5．质量不计的弹簧一端固定在地面上，弹簧竖直放置，将一个小球从距弹簧自由端高度分别为h1．h2的地方先后由静止释放，h1>h2 ，小球落到弹簧后一直向下运动压缩弹簧，从开始释放小球到获得最大速度的过程中，小球重力势能的变化量ΔEp1与ΔEp2的关系是_______,弹簧弹性势能的增加量ΔEp1与ΔEp2，的关系是________。

6．在离地面80m高处无初速释放一小球，小球质量m=0.2kg，不计空气阻力，取小球释放点所在水平面为参考平面，则在第2s末小球的重力势能为 ___________ J，在第3s内重力势能的变化量为 ___________ J。（g取10m/s2）

7．如图所示，质量为3kg的木块在倾角为的斜面顶端由静止开始在外力作用下加速下滑，已知加速度，假设斜面足够长，且以斜面顶端O点所在平面为零势能面，g取10m/s2，，，求：

（1）2s末木块的重力势能Ep=__________；

（2）前2s内木块重力的平均功率=__________；

（3）2s末木块重力的瞬时功率P=____________。

8.定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

9．重力所做的功

（1）重力所做的功WG=___________，Δh指初位置与末位置的高度差。

（2）重力做功的特点：物体运动时，重力对它做的功只跟它的___________有关，而跟物体___________无关。

10．质量为m的物体（可视为质点）从地面上方H高处由静止释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图所示，重力加速度为g，在此过程中，重力对物体做功为___________，重力势能___________（填“减少”或“增加”）了___________。

11．在距离地面某高处，将小球以速度 v0沿水平方向抛出，抛出时小球的动能与重力势能相等（以地面为参考面）。小球在空中飞行到某一位置A时相对抛出点的位移与水平方向的夹角为α（不计空气阻力），则小球在A点的速度大小为___________，A点离地面高度为___________。

12．标矢性：重力势能为___________量，其正负表示重力势能的大小。物体在参考平面上方时，物体的高度为正值，重力势能为正值；在参考平面下方时，物体的高度为负值，重力势能为___________值。

13．在参考面上方的物体的高度是　    　值，重力势能也是　    　值；在参考面下方的物体的高度是　   　值，重力势能也是　   　值.参考平面的选取是任意的.

14．物体的动能和势能都具有　         　.

15．质量为20 kg的薄铁板平放在二楼的地面上，二楼地面与楼外地面的高度差为5 m，这块铁板相对二楼地面的重力势能为______J，相对楼外地面的重力势能为______J。

16．从深为h的井底提升一质量为m的水桶，若所用绳索质量不计，则把此水桶提到井口的过程中，重力做的功为___________，水桶的重力势能增加了________。

17．下列三幅图涉及到热学的相关知识，甲图坐标原点同定一个分子A，当另个分子B从无穷远向A靠近到两者分子势能最小值的位置过程中，两者的分子力如何变化___________；乙图中展示的两条氧气分子的速率分布图像中__________（填①或者②）的温度较高：丙图中把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔后，它的尖端就会变饨，是因为___________。

18．两分子间的斥力和引力的合力与分子间距离的关系如图中曲线所示，曲线与轴交点的横坐标为。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，则在阶段，做______功（填“正”或“负”）；在时，分子动能最______（填“大”或“小”）。

参考答案与试题解析

1．【答案】（x）（x．y）（x．y．z）

【解析】

【详解】

物体（看作质点）所处的位置是一个空间点，在一维空间（数轴）上用（x）表示，在二维空间（平面直角坐标系）中用（x．y）表示；在三维空间中用（x．y．z）表示；

2．【答案】负；增加；正；减少；

【解析】

【详解】

弹簧门打开时，弹簧弹力方向与门的移动方向相反，弹力做负功．随着形变量增加，弹性势能增大。弹簧门关闭时，弹簧弹力方向与门的移动方向相同，弹力做正功，随着形变量减小，弹性势能减少。

3．【答案】体积    距离   

【解析】

略

4．【答案】增大    增大   

【解析】

[1][2] 通常情况下，认为固体分子间的距离为平衡距离r0，当固体被压缩时，间距变小，分子间作用力表现为斥力，斥力做负功，分子势能将增大；若膨胀时，间距变大，分子间表现为引力，引力做负功，分子势能将增大。

5．【答案】ΔEp1>ΔEp2ΔEp1=ΔEp2

【解析】

【分析】

小球压缩弹簧的过程中，受重力和支持力，在平衡位置，动能最大，结合动能定理和能量守恒定律分析即可；

【详解】

从越高的地方释放，减小的重力势能越大，即；

小球压缩弹簧的过程中，受重力和支持力，在平衡位置，速度最大，动能最大，根据平衡条件，有：

解得：
即压缩量恒定，故弹性势能的增加量为：。

【点睛】

本题关键明确小球压缩弹簧的过程中，弹簧和小球系统机械能守恒，在平衡位置速度最大。

6．【答案】40    50   

【解析】【分析】

小球做自由落体运动，根据

求出下落的高度，再根据

求解重力势能。重力势能的变化量等于重力做功的负值。

[1]选取零势能参考平面，在第2s末小球所处的高度为

此时小球的重力势能为

[2]第3s内小球下落的高度为

在第3s内重力势能的变化量

7．【答案】-36J    18W    36W   

【解析】

(1)[1]2s末木块下滑的位移为

木块的重力势能

(2)[2]前2s内木块重力的平均功率

(3)[3]2s末木块重力的瞬时功率

8．【答案】mgΔh

【解析】

略

9．【答案】mg（H＋h）    减少    mg（H＋h）   

【解析】

略

10．【答案】       

【解析】

[1]从抛出到A点

可求出

则在A点竖直方向上的分速度

vy=gt=2v0tanα

根据运动的合成小球在A点的速度 

[2]根据机械能守恒定律得

而

Ep2=mghA

联立得

11．【答案】标    负   

【解析】

略

12．【答案】正；正；负；负.

【解析】考点： 重力势能.

分析： 根据重力势能中零势能面的性质分析解答即可；明确重力势能正负的含义.

解答： 解：我们选取零势能面后，通常规定；处于零势能面上方的物体高度为正值；其重力势能也会正值；处于下方的物体，高度为负值；其重力势能也为负值；而参考平面的选取是任意；同一个参考平面下，正值大于负值.

故答案为：正；正；负；负.

点评： 本题考查重力势能的参考平面的定义，要注意明确重力势能的正负表示物体的位置和大小，不表示方向.

13．【答案】标量性.

【解析】考点： 动能；重力势能.

分析： 明确动能和势能的定义，掌握它们的共性即可.

解答： 解：动能和势能均指物体所具有的能量，二者均为标量；

故答案为：标量性.

点评： 本题考查动能和势能共性，要注意明确势能虽然有正负，但势能也是标量.

14．【答案】0；103

【解析】

【详解】

根据重力势能的定义式，以二楼地面为参考平面：Ep＝0.

以楼外地面为参考平面：Ep＝mgh＝20×10×5 J＝103 J.

15．【答案】       

【解析】

[1]把水桶提到井口的过程中，重力做的功为-mgh；

[2]重力做负功，重力势能增加，则水桶的重力势能增加了mgh。

16．【答案】    (1). 先增大，后减小    (2). ②    (3). 融化后由于液体的表面张力使尖端绷紧

【解析】

【分析】

【详解】[1][2][3]两分子距离较远时，分子力很小，在两者靠近的过程中，分子力增大，在分子势能最小的位置分子力为零，所以在二者靠近的过程中分子力先增大，后减小；气体的分子运动统计规律：“中间多，两头少”。温度越高，气体分子平均速率变大，平均动能增大，即分子中速率较大的分子数占总分子数比例较大，所以图像②的温度较高；融化后液体的表面张力使尖端绷紧。

17．【答案】正    大   

【解析】

[1][2]r0为分子间的平衡距离，大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力；在阶段，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，在时，分子势能最小，分子动能最大。