2019人教版必修第二册第八章机械能守恒定律2重力势能提升练习(word版含答案)

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名称 2019人教版必修第二册第八章机械能守恒定律2重力势能提升练习(word版含答案)
格式 docx
文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-21 04:43:53

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2019人教版必修第二册 第八章 机械能守恒定律 2 重力势能 提升练习
一、多选题
1.如图,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E.方向沿斜面向下的匀强电场中.一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为S处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触后粘在一起不分离且没有机械能损失,物体刚好返回到S0段中点,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g.则
A.滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间为
B.滑块运动过程中的最大动能等于
C.弹簧的最大弹性势能为
D.运动过程中地球、物体和弹簧组成系统的机械能和电势能总和始终不变
二、单选题
2.一物体在粗糙的水平面上滑行。从某时刻起,对该物体再施加一水平恒力F,则在此后的一段时间内(  )
A.如果物体改做匀速运动,则力F一定对物体做负功
B.如果物体改做匀加速直线运动,则力F一定对物体做正功
C.如果物体仍做匀减速运动,则力F一定对物体做负功
D.如果物体改做曲线运动,则力F一定对物体不做功
3.一位同学从一楼走到三楼的过程中,下列说法正确的是( )
A.重力做正功,重力势能增大
B.重力做正功,重力势能减小
C.重力做负功,重力势能增大
D.重力做负功,重力势能减小
4.如图所示,一个物体由A点从静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1,C2,C3,则(  )
A.物体到达C1点时的速度最大
B.物体在三条轨道上的运动时间相同
C.物体在三条轨道上从顶端运动到底端的过程中重力做功相同
D.物体在三条轨道上从顶端运动到底端的过程中合外力的冲量相同
5.如图所示,一个质量为的物体(视为质点)以某一速度从点冲上倾角为30°的固定斜面。其运动的加速度大小为,物体在斜面上上升的最大高度为,则这个过程中物体( )
A.重力势能增加了
B.重力势能增加了
C.动能损失了
D.机械能损失了
6.如图所示,四幅摄影作品中所描述的体育运动,利用到器械弹性势能的是(  )
A. B.
C. D.
7.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,弹性绳的弹性势能先增大后减小
D.在蹦极运动过程中,游客的动能先增大后减小
8.小球在做自由落体运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.重力势能一定增加,动能一定减少
B.重力势能一定减小,动能一定增加
C.重力势能不一定减少,动能一定增加
D.重力势能一定减少,动能不一定增加
9.如图所示,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中,绳的重力势能增加(  )
A.mgl B.mgl
C.mgl D.mgl
10.下列物体中,具有弹性势能的是
A.被举高的重物 B.弯曲的撑杆
C.飞行的子弹 D.滚动的足球
11.如图所示,粗糙程度处处相同的半圆形竖直轨道固定放置,其半径为R,直径POQ水平。一质量为m的小物块(可视为质点)自P点由静止开始沿轨道下滑,滑到轨道最低点N时,小物块对轨道的压力大小为2mg,g为重力加速度的大小。则下列说法正确的是(  )
A.小物块到达最低点N时的速度大小为
B.小物块从P点运动到N点的过程中重力做功为mgR
C.小物块从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功为mgR
D.小物块从P点开始运动经过N点后恰好可以到达Q点
12.如图所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t =0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图所示,则( )
A.t2~t3这段时间内,小球的速度先增大后减小
B.t1~t2 这段时间内,小球的速度始终在增加
C.t1~t3这段时间内,小球的机械能守恒
D.t2时刻小球的机械能最大
13.两个体重相同的学生分别以图示路径由静止从地面登上高为h的阶梯顶端A。对于这个过程,下列说法正确的是(  )
A.两学生的位移相等 B.两学生运动时间一定相等
C.两学生克服重力做功一定相等 D.两学生克服重力做功的平均功率一定相等
三、解答题
14.有一个打桩机的铁锤质量为,在5s内将铁锤升高了2.5m,铁锤的重力势能增加了多少?发动机的有用功率至少为多少?
15.利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处.如图所示,传送带与水平方向成37度角,顺时针匀速运动的速度v=4m/s.B、C分别是传送带与两轮的切点,相距L=6.4m.倾角也是的斜面固定于地面且与传送带上的B点良好对接.一原长小于斜面长的轻弹簧平行斜面放置,下端固定在斜面底端,上端放一质量m=1kg的工件(可视为质点).用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到B点时速度v0=8m/s,A、B间的距离x=1m,工件与斜面、传送带问的动摩擦因数相同,均为μ=0.5,工件到达C点即为运送过程结束.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能;
(2)工件沿传送带由B点上滑到C点所用的时间;
(3)工件沿传送带由B点上滑到C点的过程中,工件和传送带间由于摩擦而产生的热量.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案
1.ACD
【详解】
试题分析:滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有qE+mgsinθ=ma,s0=at12;联立可得:,故A正确;滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为x0,则有mgsinθ+qE=kx0;从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得(mgsinθ+qE)(s0+x0)+W=Ekm-0;由于弹簧弹力做负功,故最大动能,故B正确;
当弹簧压缩量最大时,弹性势能最大,即,故C错误;物体运动过程中只有重力和电场力做功,故只有重力势能、电势能和和弹性势能动能参与转化,滑块的机械能和电势能的总和始终不变,故D正确.故选ACD.
考点:动能定理;牛顿第二定律.
2.B
【详解】
A.物体在粗糙的水平面上做匀减速直线运动。施加一水平恒力F后,如果物体改做匀速运动,则力F一定与摩擦力等大、反向,与物体运动方向相同,对物体做正功,A错误;
B.如果物体改做匀加速直线运动,则力F一定与物体运动方向相同,且大于摩擦力,力F对物体做正功,B正确;
C.如果物体仍做匀减速运动,则力F可能与物体运动方向相同,但大小小于摩擦力,对物体做正功,也可能与物体运动方向相反,对物体做负功,C错误;
D.只要物体受力F与物体运动方向不共线,物体就做曲线运动,力F与速度的夹角既可以是锐角也可以是钝角,还可以是直角,各种做功情况都有可能,D错误。
故选B。
3.C
【详解】
这同学高度增加,重力做负功,重力势能增加,则C正确,ABD错误
故选C
4.C
【详解】
A.物体由A点从静止出发到达斜面底端由动能定理可知
解得
因此,物体到达斜面底端时的速度相等,故A错误;
B.物体在三条轨道上的运动,为匀加速直线运动,由牛顿第二定律可知
解得
斜面的长度为
由匀加速直线运动的公式可知
解得
由于不同,所以物体在三条轨道上的运动时间不相同,故B错误;
C.物体在三条轨道上从顶端运动到底端的过程中重力做功
重力做功相同,故C正确;
D.物体在三条轨道上从顶端运动到底端的过程中,合外力的冲量
但是冲量为矢量,与速度变化量方向相同,故D错误。
故选C。
5.D
【解析】物体上升的最大高度为h,则重力势能增加mgh,故AB错误.合力大小为F合=ma=mg,根据动能定理得,动能损失量F合 2h=mgh,故C错误.根据牛顿第二定律得,mgsin30°+f=ma,解得f=mg,则机械能的损失△E=f 2h=mg×2h=mgh,故D正确.
故选D.
点睛:解决本题的关键掌握功能关系,知道重力做功等于重力势能的减小量,合力做功等于动能的增加量,除重力以外其它力做功等于机械能的增加量.
6.C
【解析】
A、滑雪时是利用了人的重力势能减小,转化为人的动能,故A错误;
B、掷标枪时是人给枪一定的初速度,从而在空中运行,属于动能和重力势能间的转化,故B错误;
C、射箭时利用弓的弹性势能将箭射出,故C正确;
D、推铅球时是人给球一定的初速度,再使球飞出的,故D错误.
点睛:明确各体育比赛的性质,知道弹性势能大小跟物体弹性形变的程度有关,弹性形变越大,弹性势能越大.
7.D
【详解】
A.从O到B过程中,游客的高度降低,则重力势能减小,选项A错误;
BD.从B到D过程中,弹性绳的拉力先小于重力后大于重力,则先加速后减速,游客的动能先增大后减小,选项B错误,D正确;
C.从B到C过程中,弹性绳的长度增加,则弹性势能增大,选项C错误;
故选D。
8.B
【详解】
小球在做自由落体运动的过程中,重力做正功,重力势能减小,速度增加,动能增大,故选B。
9.A
【详解】
由题意可知,PM段细绳的重力势能不变,MQ段细绳的重心升高了,则重力势能增加
故选A。
10.B
【详解】
一切运动的物体都具有动能,被举高的物体都具有重力势能,发生弹性形变的物体具有弹性势能;因此, 被举高的重物,具有重力势能;弯曲的撑杆,发生了弹性形变具有弹性势能;空中飞行的子弹;由于运动而具有动能,又因为它在空中有一定高度,而具有重力势能;滚动的足球具有动能,故选项B正确,A、C、D错误.
11.B
【详解】
A.设小物块到达最低点N时的速度大小为v,在N点,根据牛顿第二定律得
据题意有
联立得
故A错误;
B.小物块从P点运动到N点的过程中重力做功为
故B正确;
C.小物块从P点运动到N点的过程,由动能定理得
解得
故C错误;
D.由于小物块要克服摩擦力做功,机械能不断减少,所以小物块不可能到达Q点,故D错误。
故选B。
12.A
【解析】A、t2~t3这段时间内,弹簧从压缩量最大,到恢复原长,在此过程中小球先加速后减速,所以小球的速度先增大后减小,故A正确;
B、t1~t2这段时间内,从刚接触到弹簧到弹簧压缩到最短,在这个过程中合力先向下后向上,所以小球的速度先增大后减小,故B错误;
C、t1~t3这段时间内,由于弹力先做负功后做正功,所以小球的机械能不守恒,故C错误;
D、t2时刻弹簧对小球做的负功达到最大,所以小球的机械能最小,故D错误;
综上所述本题答案是:A
点睛:小球先自由下落,与弹簧接触后,弹簧被压缩,在下降的过程中,弹力不断变大,当弹力小于重力时,物体加速下降,合力变小,加速度变小,故小球做加速度减小的加速运动,当加速度减为零时,速度达到最大,之后物体因为惯性继续下降,弹力变得大于重力,合力变为向上且不断变大,加速度向上且不断变大,故小球做加速度不断增大的减速运动.
13.C
【详解】
A.由位移的定义可知,两学生的位移不相等,A错误;
B.由于两学生的位移不相等,且运动速度不知道,故两学生运动时间无法比较,B错误;
C.由于两学生竖直方向上升的高度相同,且两同学体重相同,故克服重力做功一定相等,C正确;
D.由于两学生运动的时间不知道,故两学生克服重力做功的平均功率无法比较,D错误。
故选C。
14.12500J;2500W
【详解】
铁锤的重力势能增加
发动机的有用功率至少为
15.(1)42J,(2)2.4s,(3)19.2J
【详解】
(1)由能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为:
解得:Ep=42J
(2)工件在减速到与传送带速度相等的过程中,加速度为a1,由牛顿第二定律得:
解得:a1=10m/s2
工件与传送带共速需要时间为:
解得:t1=0.4s
工件滑行位移大小为:
解得:
因为,所以工件将沿传送带继续减速上滑,在继续上滑过程中加速度为a2,则有:
解得:a2=2m/s2
假设工件速度减为0时,工件未从传送带上滑落,则运动时间为:
解得:t2=2s
工件滑行位移大小为:
解得:x2=4m
工件运动到C点时速度恰好为零,故假设成立.
工作在传送带上上滑的总时间为:t=t1+t2=2.4s
(3)第一阶段:工件滑行位移为:x1=2.4m.
传送带位移,相对位移为:.
摩擦生热为:
解得:Q1=3.2J
第二阶段:工件滑行位移为:x2=4m,
传送带位移为:
相对位移为:
摩擦生热为:
解得:Q2=16J
总热量为:Q=19.2J.
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