鲁科版高一上学期物理（必修二）《1.4势能及其改变》同步练习题及答案

第页鲁科版高一上学期物理（必修二）《1.4势能及其改变》同步练习题及答案一、选择题1．李刚同学将质量为m的实心球斜向上抛出（忽略空气阻力），出手后实心球在空中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是()A．上升时重力对球做正功，球的重力势能增大B．落地前球具有的机械能始终不变C．上升过程和下落到与手等高处的过程中，重力的平均功率不相等D．球在最高点处的机械能为mgh（以地面为零势能面）2．把一桶20L的纯净水从一楼搬到四楼，水的重力势能约增加了()A．20J B．200J C．2×103J D．2×106J3．高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”．如图所示，是某小区宣传窗中的一则漫画．不计空气阻力，若画中被抛下的物体在下落过程中重力做功30Ｊ，下列说法正确的是()A．物体重力势能保持不变 B．物体重力势能增加了30ＪC．物体机械能减少了30Ｊ D．物体动能增加了30Ｊ4．如图甲所示，用竖直向上的力F拉静止在水平地面上的一物体，物体在向上运动的过程中，其机械能E与位移x的关系如图乙，其中AB为曲线．下列说法正确的是（）A．0～x1过程中物体所受拉力最小B．x1～x2过程中，物体的加速度先增大后减小C．0～x3过程中，物体的动能先增大后减小D．0～x2过程中，物体克服重力做功的功率一直增大5．如图所示，物块第一次沿轨道1从A点由静止下滑至底端B点，第二次沿轨道2从A点由静止下滑经C点至底端B点，AC＝CB，．物块与两轨道的动摩擦因数相同，不考虑物块在C点处撞击的因素，则在物块两次整个下滑过程中（）A．物块沿1轨道滑至B点时的速率大B．物块沿2轨道滑至B点时的速率大C．物块两次滑至B点时速度大小相同D．物块沿2轨道滑至B点产生的热量多6．关于重力势能，下列说法中正确的是（）A．重力势能的大小只由物体本身决定B．重力势能恒大于零C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D．重力势能是物体和地球所共有的7．下列各物体在所经历的过程中，有关内能的说法正确的是（）.A．在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体的内能增加B．水平飞行并射穿木块的子弹的内能不变C．迅速、反复弯曲铁丝的弯曲处会变热是由于做功而使物体内能增加D．用酒精灯将烧杯中的水加热的过程是通过做功改变水的内能8．如图所示，物体A的质量为m，A的上端连接一个轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，整个系统置于水平地面上，现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，则下列说法中正确的是()A.提弹簧的力对系统做功为mgLB.物体A的重力势能增加mgLC.物体A的重力势能增加mg(L－L0)D.物体A的重力势能增加mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L－\f(mg,k)))9．(多选)如图所示，质量为0.2kg的物体，以2m/s的初速度从离地面高1m处竖直向上抛出最后物体落至水平地面上。以抛出点所在平面为零势能面，g＝10m/s2，不计空气阻力，则（）A．整个过程中重力对物体做的功为2JB．物体落至地面时的重力势能为0C．物体落至地面时的动能为2.4JD．物体落至地面时的机械能为2.4J10．(多选)如图所示，物块甲和乙的质量分别为m、2m，用一个劲度系数为k的竖直轻质弹簧连接，最初系统静止。现在用方向竖直向上的力缓慢拉动甲直到乙刚好离开地面，重力加速度为g，忽略空气阻力，则（）A．物块乙刚好离开地面时，弹簧弹力大小为2mgB．物块乙刚好离开地面时，物块甲上升的高度为C．物块乙刚好离开地面时突然撤去拉力，物块甲的瞬时加速度大小为3gD．在此过程中，拉力做的功大于甲的重力势能的增加量二、计算与填空题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)11．如图1所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，下端挂一小球（可视为质点），弹簧处于原长时小球位于O点．将小球从O点由静止释放，小球沿竖直方向在OP之间做往复运动，如图2所示．小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内．不计空气阻力，重力加速度为g．（1）在小球运动的过程中，经过某一位置A时动能为Ek1，重力势能为EP1，弹簧弹性势能为E弹1，经过另一位置B时动能为Ek2，重力势能为EP2，弹簧弹性势能为E弹2．请根据功是能量转化的量度，证明：小球由A运动到B的过程中，小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒；（2）已知弹簧劲度系数为k．以O点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向，建立一维坐标系O﹣x，如图2所示．a．请在图3中画出小球从O运动到P的过程中，弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象．根据F﹣x图象求：小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W，以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹；b．已知小球质量为m．求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v．12．357名特技跳伞运动员在某地上方3048m的空中彼此手拉手组成美丽图案．特技跳伞运动员在以的速度下降的同时将这一图案保持了6s．假设每个跳伞运动员的质量为，则每个运动员的动能为多少？在这6s内每个运动员的重力势能减少了多少？13．爸爸带小明荡秋千，可以简化成如图所示的单摆模型。将小球拉到A点由静止释放，让小球自由摆动，第一次恰能回到B点，A、B两点间的高度差为H。要使小球每次都恰能回到A点，需在A点推一下小球。若小球质量为m，绳子质量不计，阻力大小恒定，则推力每次对小球做的功_______mgH，小球在另一侧能到达的最大高度________A点的高度。（选填“大于”、“等于”或“小于”）参考答案1．B【解析】A．上升时重力对球做负功，球的重力势能增大，选项A错误；B．因为运动中只有重力对球做功，则球的机械能守恒，即落地前球具有的机械能始终不变，选项B正确；C．上升过程和下落到与手等高处的过程中，所用时间相等，重力做功大小相等，根据可知，重力的平均功率相等，选项C错误；D．球在最高点处还有动能，则在最高点的机械能大于mgh（以地面为零势能面），选项D错误；故选B.2．C【解析】四楼高度约为h=10m，则水的重力势能约增加W=mgh=20×10×10J=2×103J.A．20J，与结论不相符，选项A错误；B．200J，与结论不相符，选项B错误；C．2×103J，与结论相符，选项C正确；D．2×106J，与结论不相符，选项D错误；故选C.3．D【解析】AB．重力做正功，重力势能减小。重力做功30J，物体重力势能减小30J。故AB错误；C．只有重力做功，物体的机械能不变，故C错误；D．重力为物体所受的合外力，根据动能定理，重力做功30J，物体动能增加了30J，故D正确。故选D．4．C【解析】由E＝Fx，结合E­x图线可知，0～x1过程中，拉力F不变，x1～x2过程中，拉力F逐渐减小到零，x2～x3过程中，物体只受重力作用，故0～x1过程中拉力最大，x1～x2过程中物体的加速度先减小后反向增大，0～x3过程中，物体的动能先增大后减小，C正确，A、B错误；由P＝mg·v可知，物体克服重力做功的功率先增大后减小，D错误；故选C．5．C【解析】由于物体从斜面上滑下时，受到重力与摩擦力的作用，从不同轨道滑下时，重力做的功是相等的，摩擦力做的功又只与重力、摩擦系数、斜面的底边长有关，因为Wf=mgcosθ×μ×斜边＝mgμ×底边，和斜面与底边的夹角无关，故摩擦力做的功也是相等的，也就是说，合外力做的功相等，则两次滑至B点时的动能的增量相等，故两次滑至B点时速度大小相同，C正确，A、B错误；物体克服摩擦做的功用来产生热量，故二者产生的热量也是相等的，D错误．6．D【解析】重力势能取决于物体的重力和高度；故A错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关，若物体在零势能面下方，则重力势能为负值；故B错误；重力势能的大小与零势能面的选取有关；若选取地面以上为零势能面，则地面上的物体重力势能为负；若选地面以下，则为正；故C错误；重力势能是由物体和地球共有的；故D正确；故选D．7．C【解析】A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体，机械能守恒，内能不会增加，故A错误；B.子弹穿过木块的过程中克服摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增加，故B错误；C.迅速、反复弯曲铁丝的弯曲处会变热是由于做功而使物体内能增加，故C正确。D.用酒精灯将烧杯中的水加热的过程是通过热传递改变水的内能，故D错误。8．D9．AC【解析】A．重力做功为故A正确;B．抛出点所在平面为零势能面，物体落至地面时的重力势能为-2J，故B错误;C．物体落至地面时的动能故C正确。D．抛出点所在平面为零势能面，物体机械能守恒，落至地面时的机械能为抛出点的动能故D错误;故选AC。10．ACD【解析】A．物块乙刚好离开地面时，对乙受力分析可知，弹簧弹力大小为2mg，选项A错误；B．开始时弹簧的压缩量为，当物块乙刚好离开地面时，弹簧伸长量，则此时物块甲上升的高度为，选项B错误；C．物块乙刚好离开地面时甲受到的拉力为3mg，则突然撤去拉力，物块甲受到的合力为3mg，根据牛顿第二定律可知，甲的瞬时加速度大小为3g，选项C正确；D．在此过程中，弹簧的形变量增加，弹性势能变大，拉力做的功等于甲的重力势能与弹簧的弹性势能的增加量之和，则拉力做的功大于甲的重力势能的增加量，选项D正确；故选ACD.11．（1）见解析；（2）a.如图所示；b.．【解析】（1）设重力做的功为WG，弹力做的功为W弹根据动能定理WG+W弹=Ek2-Ek1由重力做功与重力势能的关系WG=Ep1–Ep2由弹力做功与弹性势能的关系W弹=E弹1-E弹2联立以上三式可得Ek1+Ep1+E弹1=Ek2+Ep2+E弹2（2）a.F-x图象如右图所示图中的图线和x轴围成的面积表示功的大小所以弹力做功为由弹力做功与弹性势能的关系W弹="0"-E弹解得b.小球由O点到OP中点，根据动能定理小球由O点到P点，根据机械能守恒定律解得12．