高中物理 第二章 能的转化与守恒 2.2 势能的改变同步测试 鲁科版必修2.doc

2.2势能的改变一、单选题（共10题；共20分）1.用拉力T将一个重为5N的物体匀速升高3m，如图所示，在这个过程中，下列说法正确的是（ ）A.物体的重力做了15 J的功B.拉力T对物体做了15 J的功C.物体的重力势能减少了15 JD.合力对物体做的功是15 J2.潮汐能是一种很有潜力的待开发的新能源图是双向潮汐发电站示意图 （a）涨潮时，水经通道进入海湾，待内外水位高度相同，堵住通道，潮落至最低时放水发电如图（b）待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，再放水发电如图（c）设海湾面积为S，涨潮与落潮水位差为h，海水密度为，则一次涨、落潮可以发电的海水势能为（） A.Sh2B.C.Sh2gD.3.下面有关重力势能的说法中，正确的是（） A.举得越高的物体，具有的重力势能越大B.质量越大的物体，具有重力势能越大C.物体的重力势能不可能为零D.物体的重力势能可能小于零4.劲度系数分别为kA2 000 N/m和kB3 000 N/m的弹簧A和B连接在一起，拉长后将两端固定，如图所示，弹性势能EpA、EpB的关系为（ ）A.EpAEpBB.EpA C.EpA D.EpA 5.质量为50kg的跳高运动员，背越式跳过了2m高的横杆而平落在垫子上，以地面为参考面，则运动员在最高点时具有的重力势能约为（） A.500JB.100JC.1000JD.2000J6.下列说法正确的是（） A.地面上的物体重力势能一定为0B.质量大的物体重力势能一定大C.离地面高度相同的两个物体，质量较大的重力势能一定较大D.离地面一定高度的物体其重力势能一定不为07.关于重力势能，以下说法中正确的是（ ） A.某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的B.重力势能为0的物体，不可能对别的物体做功C.物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变D.只要重力做功，重力势能一定变化8.如图所示，质量为m的物体自倾角为30的固定斜面顶端匀加速滑至底端，物体加速度为 g，顶点距地面高为h，重量加速度为g则下列说法错误的是（） A.重力势能减少mghB.动能增加mgh/2C.机械能变化mghD.内能增加mgh/29.将一个苹果从地面捡到课桌上，苹果的重力势能大约增加（） A.0.2JB.2JC.20JD.200J10.质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示如果以桌面为参考平面，那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（ ）A.mgh，减少mg（Hh）B.mgh，增加mg（H+h）C.mgh，增加mg（Hh）D.mgh，减少mg（H+h）二、多选题（共3题；共9分）11.在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面猜想有一定道理的是（ ） A.重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关B.重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧拉伸（或压缩）的长度有关C.重力势能与物体所受的重力mg大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧的劲度系数有关D.重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关12.关于重力势能下列说法中正确的是（） A.重力势能减少，重力一定对物体做正功B.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功C.在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D.重力势能实际上时物体和地球所共有的13.弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关（ ） A.弹簧的长度B.弹簧的劲度系数C.弹簧的形变量D.弹簧的原长三、填空题（共3题；共6分）14.用力将地面上的一个质量为10kg的物体提升10m（取g=10m/s2），速度达到10m/s物体被提高后具有的重力势能是_J（以地面为零势能参考面）；物体被提高后具有的动能是_J 15.在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0kg的木块相连，系统处于平衡状态.若在木块上再加一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动0.10m，力F做功2.5J，此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50N，如图所示.求：在木块下移0.10m的过程中弹性势能的增加量为_J.16.重力势能的表达式_；弹性势能的表达式_；动能的表达式_ 四、实验探究题（共1题；共5分）17.理论分析可得出弹簧的弹性势能公式 （式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧长度的变化量）为验证这一结论，A、B两位同学设计了以下的实验：两位同学首先都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球，稳定后测得弹簧伸长dA同学完成步骤后，接着进行了如图乙的实验：将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管利用插销压缩弹簧拔掉插销时，弹簧对小球做功，使小球弹起，测得弹簧的压缩量和小铁球上升的最大高度HB同学完成步骤后，接着进行了如图丙的实验：将这根弹簧放在水平桌面上，一端固定在竖直的墙上，另一端被小铁球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小铁球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L （1）A、B两位同学进行如图甲所示的实验目的是为了确定什么物理量？_，请用m、d、g表示所求的物理量_ （2）如果 成立，那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式是：x_，B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：x_ （3）试分别分析A、B两位同学中，其中一位同学的实验误差的主要来源_ 五、综合题（共2题；共25分）18.如图所示，质量为0.5kg的小球，从桌面以上高1.2m的A点下落到地面的B点，已知桌面高0.8m，求： （1）以桌面为参考平面，小球在A点和B点的重力势能 （2）以地面为参考平面，从A到B的过程中小球重力势能的变化（取g=10m/s2） 19.如图所示，曲面AB与半径r、内壁光滑的四分之一细圆管BC平滑连接于B点，管口B端切线水平，管口C端正下方自立一根轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口C端齐平，质量为m的小球（可视为质点）在曲面上某点由静止释放，进入管口B端时，上管壁对小球的作用力为mg（1）求小球达到B点时的速度大小vB； （2）若释放点距B点高度为2r，求小球在曲面AB上运动时克服阻力所做的功W； （3）小球通过BC后压缩弹簧，压缩弹簧过程中弹簧性势能的最大值为Ep ， 求弹簧被压缩的最大形变量x 答案解析部分一、单选题1.【答案】B 【解析】【解答】解：A、C、重力做功WG=mgh=15J，知物体克服重力做功15J，重力势能增加15J故A错误，C错误B、因为物体匀速上升，则F=G=5N，则拉力做功WF=Fh=53J=15J故B正确D、合力的大小为零，则合力做功为零故D错误故选：B【分析】根据平衡求出拉力的大小，根据功的公式求出拉力、重力、合力做功大小，克服重力做功的大小等于重力势能的增加量2.【答案】C 【解析】【解答】解：一次涨落潮时经过发电机的流的质量为：m=V=hs 重心高度为 ，则可知，可以发电的海水势能为：Ep=2mg =Sh2g； 故选：C【分析】明确一次涨落潮时有两次发电过程，两次发电中经过的水量相同；根据重力势能的定义可明确两次发电的重力势能3.【答案】D 【解析】【解答】解：A、B、重力势能与重物的重量、高度等有关，故A、B错误； C、D、重力势能是相对于零势能面得出的，故具有相对性，其大小与正负与参考面的选择有关；故C错误D正确；故选：D【分析】重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能就越大4.【答案】C 【解析】【解答】两端的拉力大小相等，故由胡克定律知弹簧的形变量之比为3：2，由弹簧的弹性势能的表达式Ep kx2 ， C符合题意.故答案为：C。【分析】此题属于基础题型，考查对胡克定律和弹性势能表达式的理解和运用，据牛顿第三定律可知两根弹簧所受到的力大小相同。5.【答案】C 【解析】【解答】解：人的重心上升的高度h=2m； 则重力势能为：EP=mgh=5002=1000J；故选：C【分析】重力势能等于物体的重力与相对于零势能面的高度的乘积6.【答案】C 【解析】【解答】解：A、若不以地面为零势能面，则地面上物体的重力势能不为零；故A错误； B、质量大的物体若在低处，则重力势能要小；故B错误；C、离地高度相同，则由E=mgh可得，质量较大的物体重力势能一定较大；故C正确；D、重力势能的大小取决于零势能面的位置，若取物体所在的平面为零势能面，则物体的重力势能可以为零；故D错误；故选：C【分析】重力势能是相对量，在确定重力势能时应先确定零势能面，零势能面不同，则物体的重力势能的数值不同7.【答案】D 【解析】【解答】解：A、选取不同的零势能面，则同一位置的物体的重力势能是不同的，故A错误；B、重力势能的大小是相对于零势能面的高度决定的，重力势能为零只能说明物体处于零势能面上，它对下方的物体同样可以做功，故B错误；C、物体若在竖直方向做匀速直线运动，故物体的高度变化，重力势能也会发生变化，故C错误；D、重力势能的改变量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力势能一定发生变化，故D正确故选D【分析】物体由于被举高而具有的能量称为重力势能；零势能面的选取不同则物体的重力势能不同；而重力做功的大小等于重力势能的改变量8.【答案】C 【解析】【解答】解：A、由题意可知，物体从顶端滑到底端过程中，重力做正功，其值为mgh，因此重力势能减小为mgh，故A正确 B、物体加速度为 g，根据动能定理可知，动能的增加等于合外力做功，即为mas=m ，故B正确；C、根据题意可知，由牛顿第二定律，则有mgsin30f=ma，因此 f= ，所以摩擦力做负功为 ，则内能增加为 ，机械能减小为 ，故C错误，D正确；本题选择错误的，故选C【分析】物体固定斜面顶端匀加速滑至底端，重力做正功导致重力势能减小，并做多少功，则重力势能减小多少；根据动能定理可知，合外力做功的多少，导致动能变化多少；而根据除重力之外的力做功，导致机械能变化，若做正功，则机械能增加，反之则减小9.【答案】B 【解析】【解答】解：苹果的重力大约2N，桌子的高度大约1m高将个苹果从地面捡到课桌上，克服重力做功大约2J，所以苹果的重力势能大约增加2J故B正确，A、C、D错误 故选B【分析】重力做负功，重力势能增加苹果的重力大约2N，桌子的高度大约1m高10.【答案】D 【解析】【解答】解：以桌面为参考平面，小物块落地时在桌面下方，所以小物块落地时的重力势能为mgh据重力做功与重力势能变化的关系得：wG=Ep小球下落的过程中wG=mg（H+h）所以小球重力势能减少mg（H+h）故选D【分析】求物体在某一个位置的重力势能，应该确定参考平面知道重力做功量度重力势能的变化二、多选题11.【答案】B,C 【解析】【解答】根据Ep=mgh知，重力势能与物体被举起的高度有关，采用类比的方法知，弹簧的弹性势能与弹簧的拉伸长度有关，即形变量有关；故B符合题意，A不符合题意.根据Ep=mgh知，重力势能与物体的重力有关，采用类比的方法知，弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数有关.故C符合题意，D不符合题意.故答案为：B、C。【分析】此题属于常识性问题，比较简单，考查对物理探究方法的理解，对物理规律发现的过程的研究。12.【答案】AD 【解析】【解答】解：A、重力做正功，重力势能减小，如从高处向低处下落时，故A正确； B、重力是否做功不是取决于其重力势能的大小，而是取决于两点间重力势能的差值；并且重力势能是相对量，其大小取决于零势能面；故B错误；C、若选地下某点为零势能面，则地面上的物体的重力势能大于零；故C错误；D、重力势能是由于物体相对于地球的位置发生变化而具有的能；是物体和地球共有的；故D正确；故选：AD【分析】重力势能Ep=mgh，h为相对于零势能面的高度差；重力做功等于重力势能的改变量13.【答案】B,C 【解析】【解答】弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹性势能就越大，弹簧的弹性势能与弹簧的形变量和劲度系数有关，选项B、C符合题意.故答案为：B、C。【分析】此题考查弹性势能的表达式的理解，可知弹性势能的大小与劲度系数成正比，与弹簧形变量的二次方成正比。三、填空题14.【答案】1000；500 【解析】【解答】解：物体从静止提升10m时，重力做负功为：WG=mgh=101010J=1000J所以物体重力势能的增加1000J，以地面为零势能参考面，则物体被提高后具有的重力势能是1000J根据动能定理得：物体被提高后具有的动能 Ek= mv2= 10100=500J；故答案为：1000；500【分析】根据重力做功求出重力势能的增加量，由动能的表达式可求得物体被提高后具有的动能15.【答案】4.5 【解析】【解答】木块缓慢下移0.10m的过程中，F与重力的合力始终与弹簧弹力等大反向，所以力F和重力做的总功等于克服弹簧弹力做的功，即W弹（WFmgh）（2.52.0100.10） J4.5J由弹力做功与弹性势能变化的关系知，EpW弹4.5J【分析】在木块下移的过程中不可忽略重力的作用，所以弹簧克服重力和F做功，由于缓慢下移，故弹力的大小始终与重力与F之和大小相等，反向相反。16.【答案】mgh； 【解析】【解答】解：重力势能的表达式：Ep=mgh； 弹性势能的表达式：Ep= ；动能表达式为：Ek= ；故答案为：mgh； ； 【分析】机械能包括重力势能、弹性势能和动能，重力势能是物体由于被举高而具有的能量，弹性势能是弹簧由于形变而具有的，动能是物体由于运动而具有的能量四、实验探究题17.【答案】（1）k；（2）；（3）甲同学是小球的器壁的摩擦，乙同学是物体和平面的摩擦 【解析】【解答】（1）A、B两位同学进行图甲所示的实验都进行形变量的测量，目的是为了确定弹簧的劲度系数；根据胡克定律 ，则有 ；（2）A同学运用物体在弹簧的弹力作用下，将弹簧势能转化为重力势能，则有： ， ，由上解得： B同学，弹簧的弹性势能转化为动能，而动能则借助于平抛运动来测得初速度则由水平位移与竖直高度可得水平初速度： ，所以： 解得： （3）这两位同学均有误差出现，A同学：不易精确确定小球上升的最大高度，而且小球上升时有可能与塑料管内壁接触，产生摩擦从而带来实验误差B同学：实验时，小铁球与桌面之间的摩擦会给实验带来误差。【分析】测定弹簧的进度系数及弹簧的弹性势能；本题考查如何测量弹簧的形变量，并通过不同的实验去设计、测量，并处理数据，最后数据误差分析，从而激发学生的学习兴趣五、综合题18.【答案】（1）解：以桌面为参考平面， A点的重力势能为：EPA=mgh1=0.5101.2J=6JB点的重力势能为：EPB=mgh2=0.510（0.8）J=4J答：以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为6J，B点的重力势能为4J（2）解：从A到B的过程中小球重力势能的变化等于负的重力所做的功， 即EP=WG=mghAB=0.5102J=10J答：以地面为参考平面，从A到B的过程中小球重力势能的变化量为10J 【解析】【分析】（1）根据重力势能表达式Ep=mgh即可求解，注意式中h为物体相对零势能点的高度，因此重力势能大小和零势能点的选取有关（2）从A到B的过程中小球重力势能的变化等于负的重力所做的功，与参考平面的选取无关19.【答案】（1）解：小球在B点受重力和拉力的作用做匀速圆周运动；由向心力公式可得：F+mg= ；解得：v= （2）解：小球从A滑到B，由动能定理有：mg2rW= mvB20解得：W=mgr（3）解：当弹性势能最大时，小球的速度为0，对小球从B到最低点的过程，由机械能守恒定律可知：mg（r+x）+ mvB2=Ep解得：x= 2r 【解析】【分析】（1）在B点由向心力公式可求得小球的速度；（2）对AB过程，由动能定理杏注得克服阻力所做的功；（3）对从B到最低点的过程，由机械能守恒可求得最大弹性势能