2.2势能的改变同步练习题2021-2022学年鲁科版必修2高中物理

2.2势能的改变同步练习题2021-2022学年鲁科版必修2高中物理
一、单选题
如图所示，竖立在水平面上的一根轻弹簧下端固定，其正上方位置有一小球．小球从静止开始下落，在位置接触弹簧的上端，在位置小球所受弹力大小等于重力，在位置小球速度减小为零．对小球下落阶段，下列说法中错误的是不计空气阻力
A. 在位置时小球动能最大
B. 在位置时小球动能最大
C. 从位置到位置，小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量
D. 从位置到位置，小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
下列说法中正确的是
A. 重力做功的多少与运动的路径有关
B. 重力势能的变化与参考平面的选取无关
C. 弹簧的长度越长，弹簧的弹性势能越大
D. 两长度相同的弹簧，劲度系数大的弹簧的弹性势能大
如图所示，倾角为的光滑斜面底端固定一轻弹簧，点为原长位置。质量为的滑块从斜面上点由静止释放，物块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为。现将物块由点上方处的点由静止释放，弹簧被压缩过程中始终在弹性限度内，取，则下列说法正确的是
A. 物块从点开始做减速运动
B. 从点释放滑块动能最大的位置比从点释放要低
C. 从点释放弹簧的最大弹性势能比从点释放增加了
D. 从点释放滑块的最大动能为
蹦蹦杆是最近两年逐渐流行的运动器具，其主要结构是在一硬直杆上套一劲度系数较大的弹簧，弹簧的下端与直杆的下端固定而弹簧的上端固定一踩踏板．如图所示，小明正在玩蹦蹦杆．在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是
A. 重力势能减小，弹性势能增大 B. 重力势能增大，弹性势能减小
C. 重力势能减小，弹性势能减小 D. 重力势能不变，弹性势能增大
如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中弹簧一直保持竖直，下列关于能的叙述正确的是
A. 弹簧的弹性势能先增大后减小
B. 小球的动能先增大后减小
C. 小球的重力势能先增大后减小
D. 机械能总和先增大后减小
如图所示，弹性轻绳的一端套在手指上，另一端与弹力球连接，某同学用手将弹力球以某一竖直向下的初速度抛出，抛出后手保持不动．从球抛出瞬间至球第一次到达最低点的过程中弹性轻绳始终在弹性限度内，不计空气阻力，下列说法正确的是
A. 弹性轻绳上的拉力一直增大
B. 弹性轻绳的弹性势能一直增大
C. 弹性轻绳刚伸直时，弹力球的速度最大
D. 弹力球的重力势能一直减小
物体在运动过程中克服重力做功为，则下列说法中正确的是
A. 物体的重力势能一定增加了 B. 物体的重力势能一定减小了
C. 物体的动能一定增加 D. 物体的动能一定减小
如图所示，静止的物体沿不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为，桌面距地面高为，物体质量为，重力加速度为，则以下说法正确的是
A. 物体沿竖直轨道下滑到桌面上，重力势能减少最少
B. 物体沿曲线轨道下滑到桌面上，重力势能减少最多
C. 沿不同路径下滑重力的功不同
D. 以地面为参考平面，物体重力势能减少
如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端栓连一轻质弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力作用下物体处于静止状态，当撤去力后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是
A. 弹力一直做正功，弹性势能减少，物体的动能增加
B. 弹力一直做正功，弹性势能增加，物体的动能增加
C. 弹力先做正功后做负功，弹性势能先减少后增加，物体的动能先增加后减少
D. 弹力先做正功后做负功，弹性势能先减少后不变，物体的动能先增加后不变
如图，一质量为，长度为的均匀柔软细绳竖直悬挂。用外力将绳的下端缓慢地竖直向上拉起至点，点与绳的上端相距。重力加速度大小为。在此过程中，外力做的功为
A. B. C. D.
二、填空题
判断题
重力势能的变化与零势能参考面的选取无关。
被举到高处的物体重力势能一定不为零。
克服重力做功，物体的重力势能一定增加。
发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
弹力做正功弹性势能一定增加。
物体所受的合外力为零，物体的机械能一定守恒。
物体的速度增大时，其机械能可能减小。
如图所示，一个半径为的半球形碗固定在桌面上，碗口水平，点为其球心，碗的内表面及碗口均光滑。一根足够长的轻质细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为和的小球和。现将球从碗口点静止释放，球沿碗内壁滑至碗底，此过程中球的重力势能增加了_____________。球静止释放后，沿碗壁运动的最大位移是_____________。
如图所示，质量为物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度，此时物体已经离开地面，求拉力所做的功____________
三、简答题
有人说：“当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，这就导致物体的内能增大，我们举起物体所做的功，就等于物体内能的增加量。”你说对吗？为什么？
一个质量为的小球从高的水平桌面上水平抛出，落地位置与抛出位置的水平距离为，求：
小球离开桌面边缘时的初速度是多大？
落地时小球重力势能减少了多少？取
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查功能关系，小球在段做自由落体运动，只有重力做功，则重力势能转化为动能．在段先做加速运动后减速运动．此过程中重力做正功，弹力做负功．所以减少的重力势能转化为动能与弹性势能，当越过点后，重力势能与动能减少完全转化为弹性势能．
【解答】小球动能的增加量用合力做功来量度，从位置到位置，小球受的合力一直向下，合力对小球做正功，使小球动能增加；从位置到位置，小球受的合力一直向上，合力对小球做负功，使小球动能减少，所以在位置时小球动能最大，B错误，A正确；
C.从位置到位置，小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量和弹簧弹性势能的增加量之和，C正确；
D.在、两位置时小球动能均为，重力做的功等于克服弹力做的功，D正确．
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力做功的特点及重力势能的特点判断；根据弹性势能的特点判断。
本题考查了对势能的认识，知道重力做功的特点，重力势能的影响因素和弹性势能的影响因素是解题的关键。
【解答】
A、重力做功的多少与运动的路径无关，与初末位移有关，故A错误；
B、重力势能的变化与参考平面的选取无关，故B正确；
C、弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关，与弹簧的长度无关，故C错误；
D、两长度相同的弹簧，无法知道其形变量的大小，故无法判断弹性势能的大小关系，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
物块压缩弹簧时，弹簧的弹力不断增大，根据物块的受力分析其运动情况。滑块动能最大时合力为零。由系统的机械能守恒求从点释放滑块最大动能。并由系统的机械能守恒求弹簧最大弹性势能。
解决本题的关键要正确分析物块的受力情况，判断其运动情况，知道物块压缩弹簧后先加速后减速，同时要明确能量是如何转化的。
【解答】
A.物块从点时开始压缩弹簧，弹力逐渐增大，开始阶段弹簧的弹力小于滑块的重力沿斜面向下的分力，物块做加速运动．后来，弹簧的弹力大于滑块的重力沿斜面向下的分力，物块做减速运动，所以物块先做加速运动后做减速运动，弹簧的弹力等于滑块的重力沿斜面向下的分力时物块的速度最大，故A错误；
B.由上分析知，物块的动能最大时合力为零，弹簧的弹力等于滑块的重力沿斜面向下的分力，即，则知弹簧的压缩量一定，所以两次滑块动能最大位置相同，故B错误；
C.根据物块和弹簧的系统机械能守恒知，弹簧最大弹性势能等于物块减少的重力势能，由于从点释放弹簧的压缩量增大，重力势能减少量更多，所以从点释放弹簧最大弹性势能比从点释放增加为：，故C错误；
D.设物块动能最大时弹簧的弹性势能为从释放到动能最大的过程，由系统的机械能守恒得：从释放到动能最大的过程，由系统的机械能守恒得：由得： 据题有：所以得从点释放滑块最大动能为：，故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】
重力势能的变化可根据重力做功判断；
弹性势能的变化可根据弹簧的形变量的变化判断。
解决本题的关键要掌握重力做功与重力势能变化的关系、弹性势能与弹簧的形变量的关系。
【解答】
在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小朋友的重力势能减少。弹簧的形变量增大，其弹性势能增加，故A正确，BCD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力做功判断重力势能的变化，根据弹簧的形变量判断弹性势能的变化，根据小球的受力判断小球的速度变化，从而得出小球动能的变化，小球和弹簧组成的系统只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒。
本题主要考查功能关系、弹性势能及重力势能。
【解答】
在小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的形变量逐渐增大，则弹性势能一直增大，因为物体一直下降，则重力势能一直减小，故AC错误；
B.开始小球重力大于弹力，向下做加速运动，然后弹力大于重力，向下做减速运动，所以小球的动能先增大后减小，故B正确；
D.小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，小球和弹簧组成的系统只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，弹簧弹性势能一直增大，小球的机械能一直减小，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
弹性绳没有伸直前，绳没有弹力，也没有弹性势能；绳伸直后，分析小球的受力情况，确定小球的运动情况；由判断重力势能的变化。
本题与小球掉在竖直放置的弹簧上相似，要注意小球在下落过程中的受力情况，来判断其运动情况。不能简单地认为绳一伸直，球立即减速。
【解答】
A.弹性绳伸直前，没有弹力，故A错误；
B.弹性绳伸直前没有弹性势能，故B错误；
C.绳伸直前，球在做加速运动。绳伸直以后，开始阶段，重力大于绳的拉力，合力向下，球的速度增大，当重力与拉力相等时球的速度最大，故C错误；
D.由重力势能公式可知，高度降低，重力势能减小，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：
、重力做功等于重力势能的减小，物体克服重力做功，说明重力势能增加，故A正确，B错误；
、根据动能定理，合力做功等于动能的增加量，由于不知道重力以外的力的做功情况，故无法判断动能改变情况，故C错误，D错误；
故选：。
物体做负功可以说成克服物体做功；重力做正功重力势能减小，重力做负功，重力势能增加；根据动能定理判断动能变化情况．
本题关键是记住两个功能关系：重力势能的变化等于克服重力做的功，动能的变化等于合力做的功．
8.【答案】
【解析】解：、静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，由于高度差相同，重力做功相同，所以重力势能减少相同，故ABC错误；
D、重力势能的变化量与零势能平面的选取无关，重力做的正功等于重力势能的减小量，重力做功为，则重力势能的减小量为故D正确。
故选：。
重力做功与路径无关，与初末位置的高度差有关，重力势能的大小与零势能平面的选取有关，但重力势能的变化量与零势能面的选取无关。
解决本题的关键知道重力做功的特点，以及知道重力做功与重力势能的变化关系。
9.【答案】
【解析】
【试题解析】
【分析】
本题可以用弹性势能与弹力做功的对应关系来做，弹性势能与形变量的平方成正比，且弹簧与物体相连，则弹簧会先从压缩状态恢复原长，再从原长伸长。
本题的关键是要掌握弹力做功与弹性势能变化间的关系及合外力做功与动能间的关系。
【解答】
当力作用在物体上时，弹簧处于压缩状态，具有弹性势能，当撤去力后，物体向右运动。随着物体向右运动，弹簧的压缩量逐渐减小，弹簧做正功，弹性势能减少，物体的动能增加。当弹簧恢复原长时，弹性势能为零，但物体的运动速度仍然向右，继续向右运动，弹簧被拉长，弹簧做负功，弹性势能增加，物体的动能减少，故C项正确，ABD错误。
故选C。

10.【答案】
【解析】
【分析】由题意可知，发生变化的只有段，分析开始和最后过程，明确重力势能的改变量，根据功能关系即可求得外力所做的功。
本题考查明确功能关系，注意掌握重力之外的其他力做功等于机械能的改变量，本题中因缓慢拉动，故动能不变，因此只需要分析重力势能即可。
【解答】
由题意知，将点拉至点时，外力对细绳所做的功等于细绳段克服重力所做的功，将点拉至点的过程中，细绳段重心上升的高度
取悬挂点为基准点，故外力做的功，故A正确．

11.【答案】对；错；对；对；错；错；对。
【解析】略
12.【答案】；。
【解析】分析：
根据小球和系统机械能守恒列式分析可得结果。
解答：
球沿碗内壁滑至碗底时，上升的距离等于进入碗内绳场，故B的重力势能增加了；
球静止释放后，沿碗壁运动的最大位移时，两球速度都为零，设上升的距离为，下降的距离为，根据几何关系和小球和系统机械能守恒有，，，，解得，即沿碗壁运动的最大位移。
13.【答案】
【解析】
【分析】
重力势能的变化量等于重力所做的功，物体缓缓提高说明速度不变，拉力做的功等于物体重力势能的变化量与弹簧弹性势能增加量之和。
解决本题的关键要掌握重力势能的变化量与重力做功的关系，明确能量是如何转化的，要注意物体缓慢上升时认为动能不变。
【解答】
物体缓慢提高的过程中，重力势能的增加量等于克服重力所做的功，即：，根据功能关系可知，人对弹簧拉力所做的功等于物体的重力势能和弹性势能增加量之和。若弹簧上端缓慢提升高度，物体已离开地面，此时弹簧的伸长量为：，则物体上升的高度为，重力势能增加了；弹性势能增加量为：，所以人所做的功等于物体的重力势能和弹性势能增加量之和，。
故答案为：。

14.【答案】这种说法不对。
当我们把物体举高时，物体的重力势能增加，但物体的温度没变，物体内分子间的距离没变，故物体的内能没变。
【解析】
【分析】物体中所有分子的动能和势能之和，就是物体的内能。与物体的温度有关、物体内分子间的距离有关。
重力势能与物体的高度有关。
15.【答案】解：设小球平抛运动的时间为，
在竖直方向上有：
所以有：
可得小球平抛的初速度大小为：；
落地时小球重力势能减小量等于重力做功，为；
答：
小球离开桌面边缘时的初速度是．
落地时小球重力势能减少了．
【解析】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度求出运动的时间，根据求出小球离开桌子的初速度．
小球重力势能减少等于重力做的功，由求解．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，平抛运动的时间由高度决定，高度和水平初速度共同决定水平位移．
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