2024-2025學年高中物理第四章機械能和能源3勢能課時練習含解析教科版必修2

PAGE7-勢能(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分)1.下列物體中,具有彈性勢能的是 ()A.被舉高的重物 B.彎曲的撐桿C.飛行的子彈 D.滾動的足球【解析】選B。一切運動的物體都具有動能,被舉高的物體都具有重力勢能,發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能;因此,被舉高的重物具有重力勢能;彎曲的撐桿發(fā)生了彈性形變具有彈性勢能;空中飛行的子彈由于運動而具有動能,又因為它在空中有確定高度,而具有重力勢能;滾動的足球具有動能,故選項B正確,A、C、D錯誤。2.如圖,虛線是一跳水運動員在跳水過程中其重心運動的軌跡,則從起跳至入水的過程中,該運動員的重力勢能 ()A.始終減小B.始終增大C.先增大后減小D.先減小后增大【解析】選C。運動員的重心高度先增大后減小,所以其重力勢能Ep=mgh也先增大后減小,C項正確。3.宋代詩人蘇軾的名句“會挽雕弓如滿月,西北望,射天狼”中蘊含了一些物理學問,關于拉弓過程,下列說法正確的是 ()A.弓的彈性形變越大,彈性勢能就越大B.弓的彈性形變越大,彈性勢能就越小C.人對弓的作用力越大,弓的彈性形變越小D.人對弓的作用力越大,彈性勢能就越小【解析】選A。弓的彈性勢能的大小與弓的形變量有關,弓的彈性形變越大,彈性勢能就越大,選項A正確,B錯誤;依據(jù)胡克定律,人對弓的作用力越大,弓的彈性形變越大,彈性勢能就越大,選項C、D錯誤。4.早期的彈弓,一般用“Y”形的樹枝制作,如圖所示。在樹枝的兩頭分別系上兩根相同的橡皮筋,兩橡皮筋之間用一包袱彈丸的皮塊連接。將彈丸包袱在皮塊間,水平向后拉動皮塊到某一位置后釋放,彈丸被水平射出。下列說法正確的是()A.橡皮筋被拉伸的過程中,橡皮筋的彈力做負功B.橡皮筋被拉伸的過程中,橡皮筋的彈力做正功C.彈丸被射出的過程中,橡皮筋的彈性勢能不變D.彈丸被射出的過程中,皮塊對彈丸做負功【解析】選A。橡皮筋被拉伸的過程中,橡皮筋的彈力與橡皮筋的位移方向相反,則橡皮筋的彈力做負功,故A正確,B錯誤;彈丸被射出的過程中,橡皮筋的形變量減小,則彈性勢能減小,故C錯誤;彈丸被射出的過程中,皮塊對彈丸的力與彈丸的位移方向相同,則做正功,故D錯誤。5.如圖所示,在水平地面上平鋪著n塊磚,每塊磚的質量為m,厚度為h。假如人工將磚一塊一塊地疊放起來,那么人至少做功 ()A.n(n-1)mghB.n(n-1)mghC.n(n+1)mgh D.n(n+1)mgh【解題指南】解答該題留意以下三點:(1)人做的最少功等于整個過程克服重力做的功。(2)質量分布勻稱且形態(tài)規(guī)則的物體的重心與其幾何中心重合。(3)確定磚塊的重心時應將n塊磚看作一個整體?！窘馕觥窟xB。取n塊磚的整體為探討對象,疊放起來后整體的重心距地面nh,原來的重心距地面h,故有W=ΔEp=nmg×nh-nmg×h=n(n-1)mgh,B正確。6.一根彈簧的彈力(F)-伸長量(位移x)圖像如圖所示,當彈簧的伸長量由3.0cm變到6.0A.彈力所做的功是0.45J,彈性勢能削減了0.45JB.彈力所做的功是0.6J,彈性勢能削減了0.6JC.彈力所做的功是-0.45J,彈性勢能增加了0.45JD.彈力所做的功是-45J,彈性勢能增加了45J【解析】選C。當彈簧的伸長量由3.0cm變到6.0cm的過程中,彈簧的彈力做負功,依據(jù)平均值法可得彈簧的彈力做功為W=-Δl=-×0.03J=-0.45J,所以彈簧的彈性勢能增加了0.45J,故選項C正確,A、B、二、計算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(14分)從離地足夠高處無初速度釋放一小球,小球質量為0.2kg,不計空氣阻力,g取10m/s(1)第2s末小球的重力勢能。(2)3s內重力所做的功及重力勢能的改變。(3)3s內重力對小球做功的平均功率?！窘馕觥?1)第2s末小球下降的高度為:h=gt2=×10×22m=20m取最高點所在水平面為零勢能參考平面,第2s末小球的重力勢能為:Ep=-mgh=-0.2×10×20J=-40J。(2)3s內小球下降的高度為:h′=gt′2=×10×32m=45m3s內重力所做的功:W=mgh′=0.2×10×45J=90J重力勢能削減90J。(3)3s內重力對小球做功的平均功率:P==W=30W。答案:(1)-40J(2)90J重力勢能削減90J(3)30W8.(16分)如圖所示,在光滑的桌面上有一根勻稱松軟的質量為m、長度為l的繩子,繩子的懸于桌面下,從繩子起先下滑至繩子剛好全部離開桌面的過程中,重力對繩子做功為多少?繩子的重力勢能改變量為多少?(桌面離地面高度大于l)【解析】取桌面為參考平面,剛起先時繩子的重力勢能為Ep1=mg×=-mgl,當繩子剛好全部離開桌面時,繩子的重力勢能為Ep2=mg×=-mgl,則ΔEp=Ep2-Ep1=-mgl-=-mgl由W=-ΔEp知重力做功mgl答案:mgl-mgl(15分鐘·40分)9.(6分)(多選)(2024·綿陽高一檢測)如圖所示,質量相同的A、B兩小球用長度不同的兩輕繩懸于等高的O1、O2點,繩長LA、LB的關系為LA>LB,將輕繩水平拉直,并將小球A、B由靜止起先同時釋放,取釋放的水平位置為零勢能的參考面,則下列說法正確的是 ()A.在下落過程中,當兩小球到同一水平線L上時具有相同的重力勢能B.兩小球分別落到最低點的過程中削減的重力勢能相等C.A球通過最低點時的重力勢能比B球通過最低點時的重力勢能大D.A、B兩小球只要在相同的高度,它們所具有的重力勢能就相等【解析】選A、D。下落過程中,當兩小球到同一水平線L上時,因它們的質量相同,則具有相同的重力勢能,故A正確;重力勢能的改變與重力做功有關,即與下落的高度有關,兩小球分別落到最低點的過程中削減的重力勢能不相等,故B錯誤;取釋放的水平位置為零勢能的參考面,A球通過最低點時的重力勢能比B球通過最低點時的重力勢能小,故C錯誤;兩小球只要在相同的高度,它們所具有的重力勢能就相等,故D正確。10.(6分)(多選)如圖甲所示,質量不計的彈簧豎直固定在水平地面上,t=0時刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點,然后又被彈簧彈起離開彈簧,上升到確定高度后再下落,如此反復。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出這一過程彈簧彈力F隨時間t改變的圖像如圖乙所示,則 ()A.t2時刻彈簧的彈性勢能最大B.t3時刻彈簧的彈性勢能最大C.t1～t3這段時間內,彈簧的彈性勢能先減小后增大D.t1～t3這段時間內,彈簧的彈性勢能先增大后減小【解析】選A、D。小球接觸彈簧后,先向下做加速度減小的加速運動,當彈簧的彈力與重力相等時,速度最大,然后做加速度漸漸增大的減速運動,到達最低點時,彈力最大,彈性勢能最大,可知t2時刻彈力最大,彈性勢能最大,故A正確,B錯誤。t1～t3這段時間內,彈簧的彈力先增大后減小,則彈性勢能先增大后減小,故D正確,C錯誤。故選A、D?！炯庸逃柧殹?多選)將同一物體分兩次舉高,每次舉高的高度相同,則 ()A.不論選取什么參考平面,兩種狀況中,物體重力勢能的增加量相同B.不論選取什么參考平面,兩種狀況中,物體最終的重力勢能相等C.不同的參考平面,兩種狀況中,重力做功不等D.不同的參考平面,兩種狀況中,物體最終的重力勢能確定不等【解析】選A、D。物體被舉高h時,重力做功WG=-mgh,而h與所選參考平面無關,重力做功相等,C錯誤。由重力做功與重力勢能改變的關系WG=-ΔEp得,兩次重力勢能的改變相同,A正確。依據(jù)重力勢能的定義Ep=mgh,選不同的參考平面,h不等,物體最終的重力勢能不相等,B錯誤,D正確。11.(6分)(多選)如圖所示,兩木塊A、B的質量分別為m1和m2,兩輕質彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2,兩彈簧分別連接A、B,整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)緩慢向上提木塊A,直到下面的彈簧對地面的壓力恰好為零,在此過程中以下說法正確的有 ()A.A的重力勢能增加了B.A的重力勢能增加了m1(m1+m2)(+)g2C.B的重力勢能增加了D.B的重力勢能增加了【解析】選B、D。對m1與m2整體分析,在初始狀態(tài)(m1+m2)g=k2x2,故m2上升的距離為:h2=x2=;B的重力勢能增加了m2gh2=,選項C錯誤,D正確;初始狀態(tài)的m1,依據(jù)胡克定律,有:k1x1=m1g,故x1=;末狀態(tài)時的m2,依據(jù)胡克定律,有:k1x1′=m2g,故x′1=;所以m1上升的距離為:h1=x1+x1′+x2=++=(m1+m2)g(+);A重力勢能的增加量m1gh1=(m1+m2)m1g2(+);選項B正確,A錯誤;故選B、D。12.(22分)起重機以的加速度將質量為m的物體勻減速地沿豎直方向提上升度h,則起重機鋼索的拉力對物體做的功為多少?物體克服重力做的功為多少?物體的重力勢能改變了多少?(空氣阻力不計)【解析】由物體運動的加速度,據(jù)牛頓其次定律可確定物體所受的合力及鋼索對物體的拉力,