鲁科版 (2019)必修 第二册第4节 势能及其改变随堂练习题

1.4势能及其改变基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从A点冲上倾角为的固定斜面，其运动的加速度为，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（　　）

A．机械能损失

B．动能损失了mgh

C．克服摩擦力做功

D．重力势能增加了mgh

2．如图所示，一根长为L的轻质细绳，一端悬挂于O点，另一端系一可视为质点的质量为m的小球，把小球拉到与O点等高的A点，细绳处于伸直状态．释放小球，则小球从A点沿圆周运动到最低点B的过程中，重力势能变化的情况是：

A．增加了mgL B．减少了mgL

C．减少了 D．减少了

3．北京时间2019年7月20日在第18届国际泳联世界锦标赛跳水项目中，中国选手杨健获得男子单人10米台冠军。在杨健离开跳台到入水的过程中，他的重心先上升后下降。在这一过程中，杨健所受重力做的功和重力势能变化的情况是（　　）

A．始终做负功，重力势能一直增大

B．始终做正功，重力势能一直减小

C．先做负功再做正功，重力势能先增大后减小

D．先做正功再做负功，重力势能先增大后减小

4．小明在玩蹦蹦杆。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．重力势能减小，弹性势能增大

B．重力势能增大，弹性势能增大

C．重力势能减小，弹性势能减小

D．重力势能增大，弹性势能减小

5．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，绳的重力势能增加（　　）

A．mgl B．mgl

C．mgl D．mgl

6．如图所示在玉树抗震救灾中，一架悬停在空中的直升机通过绳索，用力F竖直向上拉起一个木箱，使其加速上升到某一高度．若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法不正确的是

A．木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量

B．F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量

C．力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量

D．力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量

7．如图所示，一个足球在地面上由位置1被踢出后经最高点位置2落到地面上的位置3，关于足球重力势能变化的说法正确的是（　　）

A．足球由位置1运动到位置2过程中重力势能增加

B．足球由位置1运动到位置2过程中重力势能减少

C．足球由位置2运动到位置3过程中重力势能增加

D．足球由位置2运动到位置3过程中重力势能不变

8．在无风的情况下，由于受重力和空气阻力的共同作用，雨滴在地面附近竖直向下匀速运动，在这个过程中(          )

A．雨滴受到的重力做功，其机械能不变

B．雨滴受到的重力做功，其机械能增大

C．雨滴受到外力的合力做功不为零，其机械能减小

D．雨滴受到外力的合力做功为零，其动能不变

9．为了安全，跨河大桥通常建成拱形，如图所示，、为水平面上的两点，点为拱桥的最高点，且最高点距离水平面的高度为，一质量为的卡车以恒定不变的速率由经到达点。则（　　）

A．由于、在同一水平面上，则卡车在整个运动过程中重力始终不做功

B．卡车的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功

C．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功

D．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功

10．用拉力F将一个重为10N的物体匀速升高1m，如图所示，在这个过程中，下列说法错误的是（       ）

A．拉力F对物体做的功是10J B．合力对物体做的功是10J

C．物体克服重力做的功是10J D．物体的重力势能增加了10J

11．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长．将圆环从A处由静止释放，到达C处时速度为零．若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A.已知AC＝L，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则（　　）

A．下滑过程中，其加速度增大

B．下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为mv2

C．从C到A过程，弹簧对环做功为mgLsinα－mv2

D．环经过B时，上滑的速度小于下滑的速度

12．如图所示，一个足够长的光滑斜面倾角为α，一个质量为m的木块在沿斜面向上的恒力F作用下从斜面底端由静止开始向上运动，一段时间后撤去恒力F，则此木块在斜面上运动过程中的机械能E随时间t变化的情况可能是下图中的       (       )

A． B．

C． D．

13．如图所示，倾角为的固定斜面上有一质量为的滑块，滑块与斜面间的动摩擦因数，滑块在平行于斜面的恒力作用下，以一定初速度沿斜面向上运动，取出发点为位移零点和零势能点，以开始运动的时刻为零时刻，下图中能正确描述滑块运动到最高点过程中滑块动能、重力势能、机械能随时间或位移变化规律的图线是（       ）

A． B． C． D．

14．如图所示，一升降机箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中（设弹簧被压缩过程中处于弹性限度内）（        ）

A．升降机的速度不断减小

B．升降机的加速度不断增大

C．到最低点时，升降机加速度大小可能小于重力加速度数值

D．先是克服弹力做功小于重力做功，然后克服弹力做功大于重力做功

15．如图所示，一质量为m的物体，在地面上以速度v0斜向上抛出，抛出后物体落在比地面低h的海平面上，若以地面为零势能面，且不计空气阻力，则

A．重力对物体做的功大于mgh

B．物体在海平面的重力势能为mgh

C．物体在海平面上的机械能为

D．物体在海平面上的动能为

二、填空题（共4题）

16．如图所示，一固定斜面倾角为，一质量为的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，若物块和速度大小为．物块上升的最大高度为，则上滑过程中合外力对物块做功为____________，动能损失了____________，物块重力势能增加了____________，机械能损失了____________．

17．如图所示，物体沿曲面从A点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑的高度为5m，速度为6m/s，若物体的质量为1kg，g取10m/s2。则下滑过程中物体机械能______（填“增加”或“减少”）量为______J。

18．起重机将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处。取。在这个过程中，重力做______(填“正功”或“负功”)，重力势能变化了_______ J。

19．一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一小钢球接触.当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面，水平距离为S.

（1）小钢球从桌子边缘水平飞出时的速度大小是多少？_______ （用h、S、g表示）

（2）请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h，水平距离S，重力加速度g等物理量的关系式：_______________________________.

（3）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空气中飞行的水平距离S的实验数据如下表所示：

从上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧长度的压缩量x之间的关系__________________.

三、综合题（共4题）

20．在物体下落过程中，速度小于10m/s时可认为空气阻力与物体速度成正比关系。某科研小组在研究小球下落后的运动过程时，得到速度随时间变化的图象，并作出t＝0.5s时刻的切线，如图所示。已知小球在t＝0时刻释放，其质量为0.5kg，重力加速度g取10m/s2，求：

(1)小球与地面第一次碰撞过程中损失的机械能；

(2)小球在运动过程中受到空气阻力的最大值。

21．一只质量为1kg的小球，从距水平地面5m高的点以8m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，求：

（1）小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能；

（2）小球在空中飞行的时间；

（3）小球抛出的水平距离．

22．某兴趣小组通过探究得到弹性势能的表达式为，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长（或缩短）的长度，请结合弹性势能表达式计算下列问题。 放在地面上的物体上端系在劲度系数k=200N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图所示，手拉绳子的另一端，当往下拉0.1m物体开始离开地面，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h=0.5m高处。 如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦，（g取10m/s2）。 求：

（1）弹簧弹性势能的大小；

（2）物体重力势能的增量；

23．如图所示，倾角为的斜面ABC固定在水平地面上，AB部分斜面粗糙，长，BC部分斜面光滑，一个质量的小物块（可视为质点）以初动能从斜面底端冲上斜面，已知物块与斜面间的动摩擦因数为，g取，，，以水平地面为零势能面，不计空气阻力。求：

(1)物块运动到B处时的速度大小；

(2)为使物块不至于滑出斜面，BC部分的最小长度；

(3)请判断物块的动能和重力势能相等的位置在AB段还是BC段，简要说明理由。

参考答案：

1．D

2．B

3．C

4．A

5．A

6．B

7．A

8．D

9．D

10．B

11．C

12．C

13．B

14．D

15．D

16．                   

17．     减少     32

18．     负功    

19．     （1）        （2）     （3）EP与x2成正比

20．(1) (2)

21．（1）50J；（2）1s ；（3）8m

22．（1）1J；（2）10J

23．(1)；(2)；(3)AB段，B处的动能为

B处的重力势能为

小物块从A到B的过程中，动能从减小到，重力势能从0增加到，会在某处出现动能和重力势能相等的位置；由B到C的过程中，动能减少，重力势能增加，不可能出现动能和重力势能相等的位置