8.2 重力势能 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册

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名称 8.2 重力势能 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册
格式 docx
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-03-04 18:31:03

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8.2 重力势能 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第二册
一、单选题
1.一棵树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底D。A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示。以地面C为零势能面,g取,则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是(  )

A.15.6J和9J B.9J和-9J
C.15.6J和-9J D.15.6J和-15.6J
2.如图所示,撑杆跳高运动员自起跳到跨越横杆的过程中,撑杆先发生弯曲再恢复到原状。在此过程中,下列说法正确的是(  )
A.重力对运动员做正功
B.撑杆的弹性势能一直减小
C.撑杆的弹性势能一直增加
D.撑杆的弹性势能先增大后减小
3.一轻质弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系如图甲所示。将该弹簧下端固定在水平地面上,一质量为1.8kg的物体在外力作用下缓慢放在弹簧的上端,待物体稳定后撤去外力物体静止在弹簧上端,弹簧处在弹性限度内,如图乙所示取重力加速度大小g=10m/s2,则下列说法正确的是(  )
A.弹簧的压缩量为30cm
B.弹簧的长度越长,弹簧的弹性势能越大
C.此过程中弹簧弹力对物体做的功为0.54J
D.物体静止时,弹簧的弹性势能为0.27J
4.如图所示,斜坡式自动扶梯将质量为60kg的张明从地面送到4m高的二楼,g取10m/s2在此过程中,张明所受重力做功与张明的重力势能变化,下列说法正确的是(  )
A.重力做功为-2400J,重力势能增加了2400J
B.重力做功为2400J,重力势能增加了2400J
C.重力做功为-2400J,重力势能减少了2400J
D.重力做功为2400J,重力势能减少了2400J
5.一个人将质量为2kg的物体由地面提高1m,关于物体运动过程中重力对物体所做的功,有以下几种说法,其中正确的是(  )
A.重力对物体做功-20J B.重力对物体做功20J
C.重力对物体做功2J D.重力对物体做功-2J
6.如图所示,质量为m的物体,放于水平面上,物体上竖直固定一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧。现用手拉住弹簧上端P缓慢向上提,使物体离开地面上升一段距离,在这一过程中,若P端上移的距离为H。关于物体的重力势能,下列说法正确的是(  )
A.减少了
B.增加了mgH
C.增加了
D.减少了
7.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.重力势能为零的物体,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.物体做自由落体运动,表示重力势能,h表示下落的距离,以水平地面为零势能面,下列图像中能正确反映和h之间关系的是(  )
A.B.
C.D.
二、多选题
9.如图所示是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验示意图,下列对于此图的分析,正确的是(  )

A.比较甲和乙,说明质量相等的物体被举得越高,势能越大
B.比较甲和丙,说明在同一高度处,质量越小的物体势能越小
C.比较乙和丙,说明质量越大的物体,势能越大
D.小木桩进入沙中越深,说明物体对木桩做的功越多
10.在某星球表面将一轻弹簧竖直固定在水平面上,把质量为m的小球P(可视为质点)从弹簧原长处由静止释放,小球沿竖直方向向下运动,小球的加速度a与弹簧压缩量x间的关系如图所示,其中和为已知量,(弹簧的弹性势能表达式为,其中k上为弹簧的劲度系数,y为弹簧形变量)。下列说法中正确的是(  )
A.当弹簧压缩量为时,小球P的速度为零
B.小球向下运动至速度为零时所受弹簧弹力大小为
C.弹簧劲度系数为
D.当弹簧压缩量为时,弹簧的弹性势能为
11.图甲是玩蹦极游戏的示意图,将弹性绳子的一端系在人身上,另一端固定在高处,然后人从高处跳下。图乙是人到达最低点时的情况,其中AB为弹性绳子的原长,C点是弹力等于重力的位置,D点是人所到达的最低点,对于人离开跳台至最低点的过程中,下列说法正确的是(  )
A.重力对人一直做正功
B.人的重力势能一直减小
C.人通过B点之后,弹性绳子具有弹性势能
D.从A点到D点,弹性绳子的弹性势能一直增加
12.如图,在粗糙固定斜面顶端系一弹簧,其下端挂一物体,物体在A点处于静止状态。现用平行于斜面向下的力拉物体,第一次直接拉到B点,第二次将物体先拉到C点,再回到B点,则这两次过程中(  )

A.重力势能改变量相等
B.弹簧的弹性势能改变量不相等
C.摩擦力对物体做的功相等
D.斜面弹力对物体做的功相等
三、实验题
13.在太空舱内处于完全失重状态,实验小组设计了在天宫实验舱中利用如图(a)的实验装置,来探究弹簧的弹性势能EP与形变量x间的关系,图中弹簧固定在挡板A上,带有刻度尺的轨道上B处装有光电门,可以测量出钢球经过光电门的遮光时间t,实验步骤如下:
A.将弹簧固定在档板上
B.用钢球与弹簧接触并压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x
C.由静止释放钢球,测量钢球离开弹簧后经过光电门的遮光时间t
D.改变弹簧的压缩量,重复步骤B、C多次
E.分析数据,得出结论。
请回答下列问题:
(1)设钢球的直径d,它通过光电门的遮光时间为t,则钢球获得的速度为v= 。
(2)本实验要研究弹性势能EP与弹簧压缩量x的关系,若通过实验数据得到遮光时间t的倒数与弹簧压缩量x的关系如图(b)所示,则实验中可得到的结论是:弹簧的弹簧性势能EP与 成正比。
(3)关于本实验的操作及误差,下列说法正确的是
A.实验中不必测定钢球的直径及质量
B.轨道不光滑,会引起实验误差
C.用直径较大的钢球进行实验,会增大实验误差;
D.用质量较大的钢球进行实验有利于减小实验误差。
四、解答题
14.在竖直平面内有一个半径为R的圆弧形轨道,一个质量为m的小物块从轨道最高点A由静止滑下,到达最低点B时恰好又静止,如图所示。
(1)物体在下滑过程中受到哪些力的作用?
(2)对物块做功的力各是什么力?其中重力做功为多少?
(3)物体由A到B,其重力势能变化了多少?如何变化?

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m的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力F,使木块缓慢向下移动h,力F做功W1,此时木块再次处于平衡状态,如图所示。求:
(1)在木块下移h的过程中重力势能的减少量。
(2)在木块下移h的过程中弹性势能的增加量。

参考答案
1.C
该苹果从A落下到D的过程中,重力做功为
可知重力势能的减少量为;以地面C为零势能面,该苹果在D处的重力势能为
故选C。
2.D
撑杆先发生弯曲再恢复到原状,运动员向上运动,重力做负功,弹性势能先增大后减小。
故选D。
3.D
A.如图甲,弹簧的劲度系数
弹簧的压缩量
解得
A错误;
B.弹簧的形变越大,弹性势能越大,B错误;
C.弹簧是个压缩过程,此过程中弹簧弹力对物体做负功,C错误;
D.弹簧的弹性势能
D正确。
故选D。
4.A
张明所受重力做功为
重力势能变化为
故选A。
5.A
重力对物体做功为
故选A。
6.C
手拉着弹簧上端P缓慢向上移动,物体始终处于平衡状态。根据胡克定律得弹簧的伸长量
在这一过程中,P端上移的距离为H,所以物体上升的高度为
所以物体重力势能的增加了
故选C。
7.D
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.
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;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;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;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.
8.B
设初始位置距地面的高度为H,则
整理得
图像时一次函数。
故选B。
9.ABD
重力势能跟物体的质量和高度有关系,物体的质量越大,高度越大,重力势能就越大。
A.比较甲和乙,说明质量相等的物体被举得越高,势能越大,故A正确;
B.比较甲和丙,说明在同一高度处,质量越小的物体势能越小,故B正确;
C.比较乙和丙,由于乙和丙质量不同,高度不同,故无法说明质量越大的物体,势能越大,故C错误;
D.小木桩进入沙中越深,说明克服阻力做功越多,则物体对木桩做的功越多,故D正确。
故选ABD。
10.BD
A.由题意可知,小球由静止释放,到弹簧压缩量为的过程中,由牛顿第二定律得
可见,小球做加速度逐渐减小的加速运动,当弹簧压缩量为时,加速度为零,速度达到最大,故A错误;
B.由图像可得,小球刚释放时
当小球向下运动至速度为零时,由对称性可知,此时加速度向上大小为,即
解得弹簧弹力大小为
故B正确;
C.由图像知,当弹簧压缩量为时,加速度为零,则

故C错误;
D.由题意知,当弹簧压缩量为时,弹簧的弹性势能为
故D正确。
故选BD。
11.ABC
AB.整个过程中,人向下运动,重力与运动方向相同,重力一直做正功,重力势能一直减小,故AB正确;
CD.人从高空落下到弹性绳子达到原长的过程中,弹性绳子不做功,此后弹力与运动方向相反,弹性绳子一直做负功,弹性势能一直增加,故C正确,D错误。
故选ABC。
12.AD
A.第一次直接将物体拉到B点,第二次将物体先拉到C点,再回到B点,两次初末位置一样,路径不同,根据重力做功的特点只跟始末位置有关,跟路径无关,所以两次重力做功相等,所以两次重力势能改变量相等,故A正确;
B.由于两次初末位置一样,即两次对应的弹簧的形变量一样,所以两次弹簧的弹性势能改变量相等,故B错误;
C.根据功的定义式可知摩擦力做功和路程有关,两次初末位置一样,路径不同,两次路程不同,所以两次摩擦力对物体做的功不相等,故C错误;
D.斜面的弹力与物体位移方向垂直,则斜面的弹力对物体不做功,故两次斜面弹力对物体做功相等,都为零,故D正确。
故选AD。
13. AD/DA
(1)[1]钢球获得的速度为
v=
(2)[2]根据能量守恒弹簧弹性势能等于钢球的动能
根据图像可知
因此弹簧的弹簧性势能EP与成正比。
(3)[3]A.根据上式可知要得到EP与成正比,不需要测量小球的质量和直径,A正确;
B.空间站完全失重,轨道不光滑,也无摩擦力,因此不会引起实验误差,B错误;
C.钢球与弹簧分离后做匀速直线运动,因此直径越大,通过光电门时间越长,的误差越小,因此可减小实验误差,C错误;
D.用质量较大的钢球进行实验,相同压缩量,球通过光电门的速度小,通过光电门时间长,的误差越小,因此可减小实验误差,D正确。
故选AD。
14.(1)重力、支持力、滑动摩擦力;(2)重力做正功、支持力不做功、滑动摩擦力做负功,mgR;(3)mgR,重力势能减少
(1)物体在下滑过程中受到重力、支持力、滑动摩擦力的作用。
(2)物体在下滑过程中,重力做正功、支持力不做功、滑动摩擦力做负功,其中重力做功为
(3)物体由A到B,重力做正功,重力势能减少,减少量为
15.(1)mgh;(2)W1+mgh
(1)据重力做功与重力势能变化的关系有
(2)据弹力做功与弹性势能变化的关系有
又因木块缓慢下移,力F与重力mg的合力与弹力等大、反向,所以
所以弹性势能增量
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