2024-2025學(xué)年高中物理第四章機(jī)械能和能源3勢(shì)能課時(shí)練習(xí)含解析教科版必修2

PAGE7-勢(shì)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(shì)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(dòng)的足球【解析】選B。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能,被舉高的物體都具有重力勢(shì)能,發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)能;因此,被舉高的重物具有重力勢(shì)能;彎曲的撐桿發(fā)生了彈性形變具有彈性勢(shì)能;空中飛行的子彈由于運(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能,又因?yàn)樗诳罩杏写_定高度,而具有重力勢(shì)能;滾動(dòng)的足球具有動(dòng)能,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.如圖,虛線是一跳水運(yùn)動(dòng)員在跳水過(guò)程中其重心運(yùn)動(dòng)的軌跡,則從起跳至入水的過(guò)程中,該運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)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(yùn)動(dòng)員的重心高度先增大后減小,所以其重力勢(shì)能Ep=mgh也先增大后減小,C項(xiàng)正確。3.宋代詩(shī)人蘇軾的名句“會(huì)挽雕弓如滿月,西北望,射天狼”中蘊(yùn)含了一些物理學(xué)問(wèn),關(guān)于拉弓過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是 ()A.弓的彈性形變?cè)酱?彈性勢(shì)能就越大B.弓的彈性形變?cè)酱?彈性勢(shì)能就越小C.人對(duì)弓的作用力越大,弓的彈性形變?cè)叫.人對(duì)弓的作用力越大,彈性勢(shì)能就越小【解析】選A。弓的彈性勢(shì)能的大小與弓的形變量有關(guān),弓的彈性形變?cè)酱?彈性勢(shì)能就越大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;依據(jù)胡克定律,人對(duì)弓的作用力越大,弓的彈性形變?cè)酱?彈性勢(shì)能就越大,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。4.早期的彈弓,一般用“Y”形的樹(shù)枝制作,如圖所示。在樹(shù)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(dòng)皮塊到某一位置后釋放,彈丸被水平射出。下列說(shuō)法正確的是()A.橡皮筋被拉伸的過(guò)程中,橡皮筋的彈力做負(fù)功B.橡皮筋被拉伸的過(guò)程中,橡皮筋的彈力做正功C.彈丸被射出的過(guò)程中,橡皮筋的彈性勢(shì)能不變D.彈丸被射出的過(guò)程中,皮塊對(duì)彈丸做負(fù)功【解析】選A。橡皮筋被拉伸的過(guò)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(fù)功,故A正確,B錯(cuò)誤;彈丸被射出的過(guò)程中,橡皮筋的形變量減小,則彈性勢(shì)能減小,故C錯(cuò)誤;彈丸被射出的過(guò)程中,皮塊對(duì)彈丸的力與彈丸的位移方向相同,則做正功,故D錯(cuò)誤。5.如圖所示,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。假如人工將磚一塊一塊地疊放起來(lái),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(diǎn):(1)人做的最少功等于整個(gè)過(guò)程克服重力做的功。(2)質(zhì)量分布勻稱(chēng)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(shí)應(yīng)將n塊磚看作一個(gè)整體。【解析】選B。取n塊磚的整體為探討對(duì)象,疊放起來(lái)后整體的重心距地面nh,原來(lái)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(zhǎng)量(位移x)圖像如圖所示,當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量由3.0cm變到6.0A.彈力所做的功是0.45J,彈性勢(shì)能削減了0.45JB.彈力所做的功是0.6J,彈性勢(shì)能削減了0.6JC.彈力所做的功是-0.45J,彈性勢(shì)能增加了0.45JD.彈力所做的功是-45J,彈性勢(shì)能增加了45J【解析】選C。當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量由3.0cm變到6.0cm的過(guò)程中,彈簧的彈力做負(fù)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(shì)能增加了0.45J,故選項(xiàng)C正確,A、B、二、計(jì)算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(14分)從離地足夠高處無(wú)初速度釋放一小球,小球質(zhì)量為0.2kg,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s(1)第2s末小球的重力勢(shì)能。(2)3s內(nèi)重力所做的功及重力勢(shì)能的改變。(3)3s內(nèi)重力對(duì)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(diǎn)所在水平面為零勢(shì)能參考平面,第2s末小球的重力勢(shì)能為:Ep=-mgh=-0.2×10×20J=-40J。(2)3s內(nèi)小球下降的高度為:h′=gt′2=×10×32m=45m3s內(nèi)重力所做的功:W=mgh′=0.2×10×45J=90J重力勢(shì)能削減90J。(3)3s內(nèi)重力對(duì)小球做功的平均功率:P==W=30W。答案:(1)-40J(2)90J重力勢(shì)能削減90J(3)30W8.(16分)如圖所示,在光滑的桌面上有一根勻稱(chēng)松軟的質(zhì)量為m、長(zhǎng)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(kāi)桌面的過(guò)程中,重力對(duì)繩子做功為多少?繩子的重力勢(shì)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(shí)繩子的重力勢(shì)能為Ep1=mg×=-mgl,當(dāng)繩子剛好全部離開(kāi)桌面時(shí),繩子的重力勢(shì)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(yáng)高一檢測(cè))如圖所示,質(zhì)量相同的A、B兩小球用長(zhǎng)度不同的兩輕繩懸于等高的O1、O2點(diǎn),繩長(zhǎng)LA、LB的關(guān)系為L(zhǎng)A>LB,將輕繩水平拉直,并將小球A、B由靜止起先同時(shí)釋放,取釋放的水平位置為零勢(shì)能的參考面,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.在下落過(guò)程中,當(dāng)兩小球到同一水平線L上時(shí)具有相同的重力勢(shì)能B.兩小球分別落到最低點(diǎn)的過(guò)程中削減的重力勢(shì)能相等C.A球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能比B球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)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(shì)能就相等【解析】選A、D。下落過(guò)程中,當(dāng)兩小球到同一水平線L上時(shí),因它們的質(zhì)量相同,則具有相同的重力勢(shì)能,故A正確;重力勢(shì)能的改變與重力做功有關(guān),即與下落的高度有關(guān),兩小球分別落到最低點(diǎn)的過(guò)程中削減的重力勢(shì)能不相等,故B錯(cuò)誤;取釋放的水平位置為零勢(shì)能的參考面,A球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能比B球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能小,故C錯(cuò)誤;兩小球只要在相同的高度,它們所具有的重力勢(shì)能就相等,故D正確。10.(6分)(多選)如圖甲所示,質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平地面上,t=0時(shí)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(diǎn),然后又被彈簧彈起離開(kāi)彈簧,上升到確定高度后再下落,如此反復(fù)。通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t改變的圖像如圖乙所示,則 ()A.t2時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能最大B.t3時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能最大C.t1～t3這段時(shí)間內(nèi),彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大D.t1～t3這段時(shí)間內(nèi),彈簧的彈性勢(shì)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(yùn)動(dòng),當(dāng)彈簧的彈力與重力相等時(shí),速度最大,然后做加速度漸漸增大的減速運(yùn)動(dòng),到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),彈力最大,彈性勢(shì)能最大,可知t2時(shí)刻彈力最大,彈性勢(shì)能最大,故A正確,B錯(cuò)誤。t1～t3這段時(shí)間內(nèi),彈簧的彈力先增大后減小,則彈性勢(shì)能先增大后減小,故D正確,C錯(cuò)誤。故選A、D。【加固訓(xùn)練】(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(shì)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(shì)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(shì)能確定不等【解析】選A、D。物體被舉高h(yuǎn)時(shí),重力做功WG=-mgh,而h與所選參考平面無(wú)關(guān),重力做功相等,C錯(cuò)誤。由重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系WG=-ΔEp得,兩次重力勢(shì)能的改變相同,A正確。依據(jù)重力勢(shì)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(shì)能不相等,B錯(cuò)誤,D正確。11.(6分)(多選)如圖所示,兩木塊A、B的質(zhì)量分別為m1和m2,兩輕質(zhì)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(gè)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(duì)地面的壓力恰好為零,在此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的有 ()A.A的重力勢(shì)能增加了B.A的重力勢(shì)能增加了m1(m1+m2)(+)g2C.B的重力勢(shì)能增加了D.B的重力勢(shì)能增加了【解析】選B、D。對(duì)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(shì)能增加了m2gh2=,選項(xiàng)C錯(cuò)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(shí)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(shì)能的增加量m1gh1=(m1+m2)m1g2(+);選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;故選B、D。12.(22分)起重機(jī)以的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提上升度h,則起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)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(shì)能改變了多少?(空氣阻力不計(jì))【解析】由物體運(yùn)動(dòng)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(duì)物體的拉力,