人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能同步训练题

2　重力势能

A级 必备知识基础练

1.(2021陕西高一期末)弹簧发生弹性形变时产生了弹力,具有了弹性势能。弹簧的弹力可对外做正功,也可对外做负功。弹簧的弹力做功,弹簧的弹性势能变化;弹簧的弹性势能变化,弹簧的弹力必做功。下列关于弹簧弹力的功、弹簧弹性势能及其变化的说法正确的是(　　)

A.弹簧的弹力做正功时,弹簧的弹性势能增加

B.弹簧的弹力做负功时,弹簧的弹性势能减少

C.弹簧的弹力做功为零的过程中,弹簧的弹性势能一定保持不变

D.同一弹簧的伸长量与压缩量相等时,弹簧的弹性势能也相等

2.(2021山东安丘月考)如图所示,质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置,下列说法正确的是(　　)

A.由1到3的过程中,足球的重力势能始终不变,重力始终不做功

B.足球的重力势能先减小后增加,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零

C.足球的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做正功,后做负功,总功为零

D.足球的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零

3.(2021北京昌平高一期末)以相同的初速率从悬崖边抛出质量相同的甲、乙两球,甲球被竖直向上抛出,乙球被水平抛出,最终两球均落在悬崖下方的水面上。不计空气阻力。用W1、W2分别表示甲、乙两球从抛出到落到水面重力所做的功,用ΔEp1、ΔEp2分别表示甲、乙两球从抛出到落到水面重力势能的变化。下列说法正确的是(　　)

A.W1=W2 

B.W1>W2

C.ΔEp1<ΔEp2 

D.ΔEp1>ΔEp2

4.(2021江西高一期末)某位同学正在做俯卧撑,某时刻该同学身体降低到基本靠近地板,他保持躯干成一条直线,用力快速撑直手臂。在这个过程中,下列说法正确的是(　　)

A.该同学受到的重力做负功,重力势能增大

B.该同学受到的重力做负功,重力势能减小

C.该同学受到的重力做正功,重力势能减小

D.该同学受到的重力做正功,重力势能增大

5.(2021江苏扬州高一期末)某高速行驶的汽车由于刹车失灵,司机将汽车驶入外侧的斜坡式避险车道。在汽车冲上斜坡做减速运动的过程中,下列说法正确的是(　　)

A.汽车的重力做正功

B.汽车的重力做负功

C.汽车的重力势能减小

D.汽车的重力势能不变

6.蹦蹦杆的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,蹦蹦杆上的人将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,人的重力势能、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

7.某水上乐园有两种滑道,一种是直轨滑道,另一种是螺旋滑道,两种滑道的高度及粗糙程度相同,但螺旋滑道的轨道更长,某游客分别沿两种不同的滑道由静止从顶端滑下,在由顶端滑至底端的整个过程中,下列说法正确的是(　　)

A.沿螺旋滑道下滑重力对游客做的功更多

B.沿直轨滑道重力对游客做的功更多

C.沿两种轨道下滑重力势能变化相同

D.沿两种轨道下滑重力势能变化不相同

B级 关键能力提升练

8.(2021江苏南通期中)如图所示,质量相等的两木块中间连有一竖直弹簧,现用力缓慢向上提A,直到B恰好离开地面。开始时木块A静止在弹簧上面,设开始时弹簧的弹性势能为Ep1,B刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为Ep2,则关于Ep1、Ep2的大小关系及弹性势能的变化ΔEp,下列说法正确的是(　　)

A.Ep1=Ep2 B.Ep1>Ep2

C.ΔEp>0 D.ΔEp<0

9.(2021广东珠海高一期中)一物体以初速度v竖直向上抛出,做竖直上抛运动,则物体的Ep-s图像应是下列四个图中的(　　)

10.(2021河南林州高一期末)如图所示,一长为L,质量为m的匀质链条,开始时用手按住A端,放在光滑的桌面上,有的长度悬在桌边缘,松手后,链条滑离桌面,从开始到链条刚滑离桌面过程中整个链条的重力势能变化了(　　)

A.mgL B.mgL

C.-mgL D.-mgL

11.(多选)(2021安徽高一期中)如图所示,一位游客玩“蹦极”游戏,将一根弹性绳子的一端系在身上,另一端固定在高处,然后从高处跳下,其中AB为弹性绳子的原长,C点是弹力与重力平衡的位置,D点是该游客所到达的最低点,对于玩家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.该游客通过C点之后,弹性绳子才具有弹性势能

D.从A到D,弹性绳子的弹性势能先不变后一直增加

12. (2021天津高一阶段练习)某兴趣小组通过探究得到弹性势能的表达式为ΔEp=kx2,式中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧伸长(或缩短)的长度,请结合弹性势能表达式计算下列问题。放在地面上的物体上端系在劲度系数k=200 N/m的弹簧上,弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上,如图所示,手拉绳子的另一端,当往下拉0.1 m时物体开始离开地面,继续拉绳使物体缓慢升高到离地h=0.5 m处。如果不计弹簧质量和滑轮与绳的摩擦,g取10 m/s2。求:

 (1)弹簧弹性势能的大小;

(2)物体重力势能的增量。

2　重力势能

1.D　弹簧的弹力做正功时,弹性势能转化为其他形式的能量,弹簧的弹性势能减少,弹簧的弹力做负功时,其他形式的能量转化为弹性势能,弹簧的弹性势能增加,A、B错误;弹簧的弹力做功为零,表示弹簧的初末状态弹性势能相等,但弹性势能不一定总保持不变,C错误;弹性势能与形变量有关,同一弹簧的伸长量与压缩量相等时,弹簧的弹性势能也相等,D正确。

2.D　从1到2的过程中,足球向高处运动,重力势能增加,重力做负功;从2到3的过程中,足球向低处运动,重力势能减小,重力做正功,选项D正确。

3.A　根据重力做功特点,重力做功只与初末位置有关,可知W1=W2,故A正确,B错误;重力势能的变化只与相对高度有关,所以ΔEp1=ΔEp2,故C、D错误。

4.A　该同学用力快速撑直手臂时,身体的重心上升,重力方向与位移方向相反,则受到的重力做负功,重力势能增大。故A正确。

5.B　汽车的重力做负功,所以A错误,B正确;汽车的重力势能增加,所以C、D错误。

6.A　在人将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,重力做正功,人的重力势能减小,弹簧的形变量增大,其弹性势能增大,选项A正确。

7.C　重力做功与路径无关,两种情况重力做功一样多,A、B错误;重力势能的变化量为ΔEp=mg·Δh,沿两种轨道下滑时初末位置的高度差相同,重力势能变化相同,C正确,D错误。

8.A　弹簧的弹性势能的大小只与其形变量有关。设开始时弹簧的形变量为x1,有kx1=mg;设B刚要离开地面时弹簧的形变量为x2,有kx2=mg。可知x1=x2,所以Ep1=Ep2,ΔEp=0,A正确,B、C、D错误。

9.A　设物体能上升的最大高度为H,则上升过程,重力势能为Ep=mgs,下降过程中,重力势能为Ep=mg(2H-s),故A正确。

10.C　设桌面为零势能面,开始时链条的重力势能为E1=-mg×L,当链条刚脱离桌面时的重力势能E2=-mg×L,故重力势能的变化量ΔE=E2-E1=-mgL,故C正确。

11.ABD　整个过程中,重力一直做正功,重力势能一直减小,故A、B正确;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,此后弹性绳子一直做负功,弹性势能一直增加,所以弹性绳子的弹性势能先不变后一直增加。故C错误,D正确。

12.答案 (1)1 J　(2)10 J

解析 (1)物体缓慢升高过程处于平衡状态,则有kΔx=mg,Δx=0.1 m

则弹簧弹性势能的大小ΔEp=kx2=kΔx2

联立解得ΔEp=1 J。

(2)由(1)得m=2 kg,物体重力势能的增量为ΔEp'=mgh=10 J。