物理鲁科版 (2019)第4节 势能及其改变同步练习题

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2kg的物块，从高为h=3m、长为L=5m的固定斜面顶端由静止滑下，到达底端时的速度为5m/s，g取。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．重力对物块做功6J B．重力对物块做功100J

C．物块的重力势能减少60J D．物块的动能增加50J

2．如图所示是蹦床运动员在空中表演的情景，在运动员从最低点开始反弹至即将与蹦床分离的过程中，下列说法中正确的是　　

A．蹦床对人的弹力增大 B．弹性势能增大

C．动能增大 D．重力势能增大

3．起重机用钢绳将重物竖直向上匀速提升，在重物匀速上升的过程中(        )

A．重物的动能逐渐增大

B．重物的重力势能逐渐增大

C．钢绳对重物的拉力逐渐增大

D．钢绳对重物的拉力的功率逐渐增大

4．起重机将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处，假设在这个过程中，物体受到空气阻力恒为20N，重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A．重力做正功，重力势能增加

B．重力做正功，重力势能增加

C．重力做负功，重力势能增加

D．重力做负功，重力势能增加

5．关于功和能量等概念，正确的说法是（     ）

A．动能越大的物体，其重力势能也越大

B．功率越大的机械其做功也越多

C．重力势能的变化量与零势能面的选取无关

D．物体的速度增大两倍，其动能也增大两倍

6．足球比赛的罚球点距球门水平距离为d，球门高为h。在一次足球比赛的罚点球过程中，某足球运动员在罚球点将一质量为m的足球踢出，对足球做功为W，足球从球门横梁下边缘飞入球门，重力加速度为g，足球可视为质点，则（　　）

A． B．

C． D．条件不足，不能确定W与大小关系

7．如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率v1匀速向右运动，一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率v2（v2>v1）滑上传送带， 最终滑块又返回至传送带的右端，就上述过程，下列判断正确的有（）

A．滑块返回传送带右端时的速率为v2

B．此过程中传送带对滑块做功为

C．此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为

D．此过程中电动机做功为

8．质量为m的物体静止在地面上，现在以大小为的加速度上升h高处，下列说法正确的是（　　）

A．重力做功

B．物体的动能增加

C．物体的机械能增加

D．物体的重力势能增加

9．如图所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究蹦极运动过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。游客从O→B→C→D的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．从O到B过程中，重力势能增大

B．从B到D过程中，游客做匀减速运动

C．从B到C过程中，游客减少的重力势能等于弹性绳增加的弹性势能

D．在蹦极运动过程中，游客和地球组成的系统的机械能在逐渐减小

10．如图所示，质量相同的甲乙两个小物块(视为质点)，甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是（　　）

A．两物块到达底端时速度相同

B．两物块运动到底端的过程中重力做功相同

C．两物块到达底端时动能不同

D．两物块到达底端时，甲物块重力做功的瞬时功率大于乙物块重力做功的瞬时功率

11．如图所示，弹簧原长，劲度系数为k。先把弹簧缓慢拉伸时拉力为F1；再把它继续缓慢拉伸，即拉伸的总长时拉力为F2，弹簧形变始终在弹性限度内。以下说法正确的是（　　）

A．第一次拉力做功W1与第二次拉力做功之比为1∶2

B．第一次拉伸后的弹簧的弹性势能与第二次拉伸后弹簧的弹性势能之比为1∶4

C．第一拉伸弹性势能的变化与第二次拉伸弹性势能的变化相等

D．拉伸过程中弹簧的弹力做了正功，所以弹簧的弹性势能增加

12．2019年春节期间热播的电影《流浪地球》根据刘慈欣同名小说改编。影片中每个行星发动机地下5000米深处配套建设一个能容纳30万人口的地底城，设连接地底城的电梯最大加速度为，最大运行速度为100m/s，则（假定人的重力保持不变）（　　）

A．从地底城去往地面的电梯加速时，人处于失重状态

B．从地底城乘坐电梯到达地面的最短时间为60s

C．乘坐从地底城去往地面的电梯时，人所受合力一直在做正功

D．乘坐从地底城去往地面的电梯时，人的机械能不断增加

13．已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高h，则在这段时间内叙述正确的是（重力加速度为g）

A．货物的机械能一定增加mgh B．货物的机械能一定增加mah

C．货物的重力势能一定增加mgh D．货物的动能一定增加mah－mgh

14．如图所示，表面光滑的足够长的倾斜直杆一端固定于水平面上，另一端固定在一竖直的立柱上，小球穿过直杆并与弹簧相连接，开始时小球处于压缩弹簧正下方的A点，由静止释放小球，当滑到杆上B点时，弹簧的伸长量与在A点时弹簧的压缩量相等．则下列说法正确的是（       ）

A．从A到B的过程中，小球机械能守恒

B．从A到B的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大

C．在B点时小球的动能小于由A到B减少的重力势能

D．小球速度最大时，弹簧处于原长状态

15．已知雨滴在空中运动时所受空气阻力，其中k为比例系数，r为雨滴半径，v为运动速率，一雨滴从高空由静止开始沿竖直方向下落，以地面为重力势能零势能面，用、、E、h表示雨滴重力势能、动能、机械能和下落高度，则下列四幅图像可能正确的是（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图所示，一根弹簧一固定在墙上，另一端与物体接触但不连接，物体与地面间的动摩擦因素为μ，物体的质量为m．现用力推物体m使之压缩弹簧，放手后物体在弹力作用下沿地面运动距离x而停止（物体已与弹簧分离），弹簧被压缩后具有的弹性势能为________．

17．如图所示，质量为m的小球从空中的A点开始做自由落体运动，下降了高度h，在这一过程中，重力对小球做的功等于_______，重力对小球做功的平均功率等于_______ 。（已知重力加速度为g）

18．质量为2kg的物体沿倾角为30°的斜面由静止开始下滑，1秒内沿斜面下滑了2m，则其重力势能减少了___________J。1秒末重力的瞬时功率为___________W。（g取10m/s2）

19．某实验小组用图所示装置“探究功与物体速度变化的关系”．

（1）实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化．

甲同学：通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化．

乙同学：把多变相同的橡皮筋并在一起，并把小车拉到相同位置释放，通过改变橡皮筋的条数来实现对小车做功的变化．

你认为_______（填“甲”或“乙”）同学的方法可行．

（2）为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法中的_________（填入选项前的字母代号）

（3）下图是该实验小组在实验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50Hz，则橡皮筋恢复原长时小车的速度为______m/s（结果保留3位有效数字）．

三、综合题（共4题）

20．如图所示，质量均为m的物块A和木板B静止叠放在水平地面上，右边缘对齐．B的长度为L，A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ．敲击B，B立即获得水平向右的初速度，当A、B速度相等时左边缘恰好对齐，最终A、B静止．物块A可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g．求：

（1）敲击B后，A立即获得的加速度大小；

（2）A、B左边缘对齐时B的速度大小与B的初速度大小的比值；

（3）整个运动过程中，摩擦所产生的内能．

21．一质量为M=2．0kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过，子弹和小物块作用时间极短，如图所示，地面观察着记录了小物块被击中后的速度随时间的变化关系，如图所示（图中取向右运动的方向为正方向），已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2

（1）指出传送带速度v的大小和方向；

（2）计算物块与传送带间的动摩擦系数μ？

（3）计算在物块与传送带相对滑动过程系统有多少能量转化为内能？

22．如图所示，半径R= 0.5m的光滑圆环固定在竖直面上，圆环底端固定一轻弹簧，弹簧上端与物体A连接，圆环上端固定一光滑小滑轮，一轻绳绕过滑轮，一端与A连接，另一端与套在大圆环上的小球B连接，已知A的质量mA=1kg，B的质量mB= 2kg，图示位置细绳与竖直方向成30°，现将A、B自图示位置由静止释放，当B运动到与圆心等高的C点时A运动到圆心位置，此时B的速度大小为2m/s，求在此过程中（g= 10m/s2，= 1.732，= 1.414)：

（1）绳的拉力对B做的功；

（2）弹簧弹性势能的变化量。

23．以下说法是否正确？如果正确，说出一种可能的实际情况；如果不正确，说明这种说法为什么错误。

(1)物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

(2)物体受拉力作用向上匀速运动，拉力做的功是1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

(3)物体运动，重力做的功是－1J，但物体重力势能的增加量不是1J。

(4)没有摩擦时物体由A沿直线运动到B，重力做的功是－1J；有摩擦时物体由A沿曲线运动到B，重力做的功大于－1J。

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．D

5．C

6．A

7．D

8．C

9．D

10．B

11．B

12．D

13．C

14．B

15．C

16．μmgx

17．     mgh    

18．     20     40

19．     乙     C     1.40

20．(1) μg   (2) ；1:4     (3) 4μmgL

21．（1）向右的2m/s；（2）0．2（3）36．0（J）

22．（1）9J；（2）

23．

(1)(2)物体受拉力作用向上运动，物体受重力和拉力，拉力做功等于机械能的增加量，克服重力做功等于重力势能的增加量，如果物体不是匀速上升，则拉力做的功是1J，重力势能的增加量就不是1J；如果是匀速运动，拉力做的功是1J，重力势能的增加量是1J；故(1)说法有可能；(2)说法错误；

(3)根据功能关系，物体克服重力做功等于重力势能的增加量，故物体运动，如果重力做的功是-1J，则物体重力势能的增加量一定是1J，故该说法错误；

(4)重力做功为

WG=mgh

故不管是否有摩擦，也无论是沿直线还是曲线，两种情况下重力做功相同，故该说法错误；