人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能当堂达标检测题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能当堂达标检测题，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于重力势能，下列说法中错误的是（ ）
A．地球上的物体具有的跟其高度相关的能叫重力势能
B．重力对物体做正功，物体的重力势能就一定减小
C．因为重力的方向是向下的，所以重力势能的方向也是向下的
D．重力不做功，则物体的重力势能就一定不变
2．一轻质弹簧上端固定，下端连接一小球处于静止状态。现将小球竖直向下拉动到某一位置，弹簧弹力未超过弹性限度。在此过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能增加B．弹簧的弹性势能减少
C．小球的重力势能不变D．小球的重力势能增加
3．如图所示，甲、乙两名学生的质量都是m，当他们分别以图示的路径登上高h的阶梯顶端A时，他们的重力做功情况是（ ）
A．甲的重力做功多
B．乙的重力做功多
C．甲、乙的重力做功一样多
D．无法判断
4．在沙滩手球比赛中，假设某运动员将质量为的手球以的速度水平抛出，当手球的速度为时，不计空气阻力，重力加速度取，重力势能的减少量和重力
的瞬时功率分别为（ ）
A．B．C．D．
5．两个底面积都是S的圆桶，放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别为和，如图所示。已知水的密度为。现把连接两桶的阀门打开，最后两桶中水面高度相等，则这一过程中重力势能减少量等于（ ）
A．B．
C．D．
6．如图所示，一木块在光滑水平面上受到一个恒力F作用而运动，前方固定一个劲度系数为k的轻质弹簧。从木块接触弹簧后直到压缩到最短的过程中（最大压缩量为x），下列判断正确的是（ ）
A．木块将立即做变减速直线运动
B．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大
C．在弹簧处于最大压缩量时，木块的加速度为零
D．弹簧的最大弹性势能为
7．两个不同的弹簧A、B，劲度系数分别为，且。现用相同的力从自然长度开始拉弹簧，当弹簧稳定时，关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（ ）
A．A弹簧的弹性势能大B．B弹簧的弹性势能大
C．两弹簧的弹性势能相同D．无法判断
8．如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如将砖一块一块地叠放起来，其重力势能增加量为（ ）
A．B．
C．D．
9．如图所示，一质量为、静止于地面1位置的足球被球员踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为。以地面为参考平面，则足球在最高点2时的重力势能为（）（ ）
A．15JB．20J
C．500JD．1500J
10．如图所示，把两个相同的小球从离地面相同高度处，以相同大小的初速度v分别沿竖直向上和竖直向下方向抛出，不计空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A．两小球落地时速度不相同
B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同
C．从小球抛出到落地，重力对两小球做的功不相等
D．从小球抛出到落地，重力对两小球做功的平均功率相等
11．如图甲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（如图乙）：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。关于游客从O→B→C→D的过程，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．从B到D过程中，游客的速度先增大后减小
12．如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（ ）
A．重力做正功，弹力不做功
B．重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加
C．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力做负功
D．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功
二、多选题
13．两个质量相同的小铁块A和B，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶点滑向底部，如图所示，如果它们的初速度都为零，下列说法正确的是（ ）
A．B铁块路程长些，下滑过程中重力所做的功多
B．A和B铁块下滑过程中重力所做的功相等
C．B铁块路程长些，下滑过程中减少的重力势能多些
D．A和B铁块下滑过程中减少的重力势能相等
14．如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是4m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g取10N/kg，则对这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．人拉绳子的力做功为1000J
B．人拉绳子的力做功为2000J
C．料车受到的重力做功为2000J
D．料车受到的合力对料车做的总功为0
15．如图所示，质量为m的物体相对静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，物体相对斜面静止，则下列说法正确的是（ ）
A．重力对物体做正功B．合力对物体做功为零
C．摩擦力对物体做负功D．支持力对物体做正功
三、填空题
16．某人用10N的恒力F，方向竖直向上，通过滑轮把质量为2.5kg的物体M从静止开始拉上光滑固定的斜面，如图所示，恒力F的方向与斜面成60°，2s内物体M的重力势能增加了_____J，恒力F做功的平均功率为_____W。
17．如图所示，桌面高为H1，在桌面上方H2处有一个质量为m的小球，若以桌面为零势能面，小球的重力势能为_______，若以地面为零势能面，小球的重力势能为_______。
18．一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半悬在桌边，桌面足够高，如图所示。现将链条由静止释放，当整根链条刚离开桌面时，其重力势能的变化量为_______。
19．如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，她在1min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，g取10m/s2，则她克服重力做的功W=________J，做功的功率P=________W。
四、实验题
20．某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．
(1)如图（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，有数据算得劲度系数___．取
(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图（b）所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小___．
(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为___．
(4)重复(3)中的操作，得到与的关系如图（c）．有图可知，与成___关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的___成正比．
五、解答题
21．如图所示，质量为m=2kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为θ=37°、大小F=10N的拉力作用，物体移动了l=2m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3，g取10m/s2。求
（1）拉力F所做的功W1；
（2）摩擦力Ff所做的功W2；
（3）重力G所做的功W3；
（4）弹力FN所做的功W4；
（5）求总功。
22．如图所示，一条长、质量分布均匀的铁链放在水平地面上，铁链质量为10kg，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，克服铁链重力做功为多少？铁链的重力势能变化了多少？（重力加速度）
23．如图所示，重为G的物体静止在倾角为的粗糙斜面上，现使斜面及物体一起向右做匀速直线运动，位移为x，求在这个过程中：
（1）重力对物体所做的功；
（2）弹力对物体所做的功；
（3）摩擦力对物体所做的功；
（4）合力对物体所做的功。
砝码质量
50
100
150
弹簧长度
8.63
7.64
6.62
参考答案：
1．C
【详解】A.重力势能是地球上的物体具有的跟其高度相关的能。故A正确。
B.重力对物体做正功，物体的高度必定下降，重力势能必定减小。故B正确。
C.重力是矢量，而重力势能没有方向，是标量。故C错误。
D.重力不做功，物体的高度一定不变，则其重力势能一定不变。故D正确。
本题选错误的，故选C。
2．A
【详解】AB．在此过程中弹簧弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，故A正确，B错误；
CD．重力做正功，小球的重力势能减小，故CD错误。
故选A。
3．C
【详解】因为重力做功只与物体的初、末位置有关，与运动路径无关，所以甲、乙的重力做的功相同。
故选C。
4．B
【详解】小球做平抛运动，可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，当速度为时，水平方向的速度已知为，可知竖直方向的速度为，对竖直方向进行分析，重力势能减少量等于竖直方向动能增加量，等于；重力的瞬时功率，故B正确。
5．C
【详解】由于水的体积不变，把连接两桶的阀门打开至两桶中水面高度相等的过程中，利用等效法把左管高部分的水等效地移至右管，如图，阴影部分从左管移至右管重力做的功为
所以重力势能减少量
故选C。
6．B
【详解】ABC．木块与弹簧接触后，弹簧的弹力从零增大，木块所受合力由F逐渐减小，木块做加速度逐渐减小的加速运动；当弹力增大到等于恒力F时合力减小到零，速度达到最大；之后弹力继续增大，木块所受合力开始反向增大，木块做加速度逐渐增大的减速运动，速度减小到零时弹簧的压缩量达到最大，弹力最大，合力最大，加速度也最大，故AC错误，B正确；
D．弹簧被压缩的过程中弹簧弹力随距离均匀增大，故弹力的平均值为
外力克服弹力所做功为
则由弹力做功与弹性势能的关系可知，弹簧增加的弹性势能也即弹簧的最大弹性势能为
故D错误。
故选B。
7．B
【详解】以相同的力F拉弹簧A、B，由胡克定律可得A弹簧的伸长量
B弹簧的伸长量
由于、弹力相同，故
可知拉力克服弹力对A弹簧做的功为
拉力克服弹力对B弹簧做的功
由于
故B弹簧的弹性势能大。
故选B。
8．B
【详解】对n块砖整体研究，从它们平铺在地面上到一块一块叠放起来砖所增加的重力势能
故选B。
9．A
【详解】由题意，以地面为零势能参考平面，可得足球在最高点2时的重力势能为
故选A。
10．B
【详解】A．由抛体运动规律得，两小球落地时的速度大小相等，方向相同，A错误；
B．由于两个小球落地时速度相同，故重力的瞬时功率相同，B正确；
C．由重力做功公式得，从小球抛出至落地，重力对两小球做的功相等，C错误；
D．从抛出至落地，重力对两小球做的功相等，但是两小球运动的时间不同，故重力对两小球做功的平均功率不相等，D错误。
故选B。
11．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，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，则游客先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故游客的速度先增大后减小，B错误，D正确；
C．从B到C过程中，弹性绳的长度增加，形变量增大，则弹性势能增大，C错误。
故选D。
12．B
【详解】AB．在重物从A点摆向B点的过程中，弹簧伸长，弹性势能增加，弹力做负功，而重力做正功，故A错误，B正确；
CD．用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，但小于弹簧连接时重力做的功，而弹力方向始终与位移垂直，所以弹力不做功，故CD错误。
故选B。
13．BD
【详解】AB．重力做功跟初位置和末位置的高度差有关，跟物体运动的路径无关，根据
可知A和B铁块下滑过程中重力所做的功相等，选项A错误，B正确；
CD．由重力做功与重力势能变化间的关系
知A、B下滑过程中减少的重力势能相等，选项C错误，D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】AB．工人拉绳子的力
工人将料车拉到斜面顶端时，力F作用点的位移
人拉绳子的力做的功
故A错误，B正确；
C．重力做功
故C错误；
D．由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为0，故D正确。
故选BD。
15．BCD
【详解】A．重力竖直向下，位移水平向右，故重力对物体不做功，故A错误；
B．合力为0，故合力对物体做功为零，故B正确；
C．摩擦力沿斜面向上，与位移的夹角为钝角，故摩擦力对物体做负功，故C正确；
D．支持力垂直于斜面向上，与位移的夹角为锐角，故支持力对物体做正功，故D正确。
故选BCD。
16． 25 15
【详解】[1]由几何关系可知，斜面的倾角为30°。对M受力分析可知，在沿斜面方向上，设其加速度为a，根据牛顿第二定律有
解得
那么2s内物体上滑的距离
物体克服重力做功
故重力势能增加了25J
[2]由题意可知，当物体沿斜面向上移动x时，力的作用点沿竖直方向移动x的同时，也会随滑轮沿斜面向上移动x，则力的作用点的合位移如图所示
则
则F对物体做功
故恒力F做功的平均功率为
17． mgH2 mg（H1+H2）
【详解】[1]以桌面为零势能时，物体相对于零势能面的高度为H2，故重力势能为mgH2；
[2]而以地面为零势能面时，高度差为（H1+H2），故重力势能为mg（H1+H2）。
18．
【详解】方法一：整体的重心位置不易确定，可将题图中链条分为等长两部分，如图甲所示
则减少的重力势能为
方法二：如图乙所示
可认为是将桌面上的一半链条移到了整体链条的下端，原伸出桌面部分的链条未动，则整体重力势能的变化量为
19． 4500 75
【详解】[1]每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，则她在1 min内完成50个仰卧起坐，克服重力所做的功
[2]做功的功率
20． 50 相等 滑块的动能 正比 压缩量的平方
【详解】(1)[1]表格中，当时，弹簧长度为，当时，弹簧长度为，当时，弹簧长度为，根据胡克定律，设弹簧的劲度系数为，原长为，则列式
联立解得。
(2)[2]通过光电门来测量瞬时速度，从而获得释放压缩的弹簧的滑块速度，为使弹性势能完全转化为动能，则导轨必须水平，因此通过两个光电门的速度大小须相等。
(3)[3]用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量；当释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；
(4)[4][5]根据与的关系图可知，图线经过原点，且是斜倾直线，则与成正比，由动能表达式，动能与速度的大小平方成正比，而速度的大小与弹簧的压缩量成正比，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。
21．（1）16J；（2）−8.4J；（3）0；（4）0；（5）7.6J
【详解】（1）对物体进行受力分析，如图所示，由功的计算公式可得拉力做功为
（2）摩擦力做功
（3）物体在重力方向没有产生位移，因此重力G做功W3=0
（4）物体在弹力方向没有产生位移，因此弹力FN做功W4=0
（5）合力F所做的功
W=W1＋W2＋W3＋W4=7.6J
22．98J，增加了98J
【详解】铁链从初状态到末状态，它的重心位置提高了
因而克服铁链重力所做的功为
根据重力做功与重力势能的关系可知，铁链的重力势能增加了98J。
23．（1）0；（2）；（3）；（4）0
【详解】（1）对物体进行受力分析如图所示
重力与速度方向垂直，则
（2）根据平衡条件弹力大小为
则弹力对物体所做的功
（3）根据平衡条件摩擦力大小为
则摩擦力对物体所做的功
（4）合力对物体所做的功