必修 第二册2 重力势能精品练习题

这是一份必修 第二册2 重力势能精品练习题，共7页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于弹性势能，下列说法中正确的是( )
A. 只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能，其他物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的
B. 弹簧伸长时有弹性势能，压缩时没有弹性势能
C. 同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大
D. 火车车厢底下的弹簧比自行车座底下的弹簧硬，所以将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小
2.将一个物体由A处移到B处，重力做功( )
A. 与运动过程是否存在阻力有关B. 与运动的具体路径有关
C. 与运动的竖直高度有关D. 与物体运动速度大小有关
3.弹簧在生活中有着广泛的应用。很多缓冲装置就是利用弹簧的弹力作用来实现的。如图所示，某缓冲装置可抽象成由原长相等、劲度系数不同的两轻质弹簧串联而成的简单模型，在弹性限度内，垫片向右移动时，下列说法正确的是( )
A. 两弹簧产生的弹力保持相等
B. 垫片受到弹簧弹力等于两弹簧的弹力之和
C. 两弹簧的长度保持相等
D. 两弹簧产生的弹性势能相等
4.关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是( )
A. 当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B. 当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C. 在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大
D. 弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
5.下列关于重力势能的说法正确的是( )
A. 重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B. 重力势能的大小是相对的
C. 重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D. 在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
6.关于弹性势能，下列说法中正确的是( )
A. 发生形变的物体都具有弹性势能B. 弹性势能是一个标量
C. 弹性势能的单位是焦耳(在国际单位制中)D. 弹性势能是状态量
7.抢运救灾物资时，小张将质量为20kg的物体提高1.5m，交给站在车上的小李，小李又将物体举高1.5m摆放到位，如图所示．若选不同的参考平面，则两个人在举高物体的过程中( )
A. 物体重力势能的增加量不同
B. 物体重力势能的增加量相同
C. 重力对物体做功不等
D. 重力对物体做功相等
8.如图所示，一个物体以速度v 冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是( )
A. 物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比
B. 物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等
C. 弹力做正功，弹簧的弹性势能减小
D. 弹簧的弹力做负功，弹性势能增加
三、计算题：本大题共2小题，共20分。
9.在离地80m处无初速度释放一小球，小球质量为m=200g，不计空气阻力，g取10m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面。求：
(1)在第2s末小球的重力势能；
(2)前3s内重力所做的功及重力势能的变化。
10.t=0时刻，质量为m=0.5kg的物体自由下落，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，求：
(1)前3s内，物体重力势能的减小量；
(2)第3s末，重力对物体做功的瞬时功率。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：
A、弹簧发生弹性形变时具有弹性势能，其他物体发生弹性形变时也有弹性势能。故A错误。
B、弹簧伸长和压缩时都有弹性势能。故B错误。
C、同一个弹簧形变量越大，对外做功的本领越大，具有的弹性势能就越大。故C正确。
D、火车车厢底下的弹簧比自行车座底下的弹簧硬，劲度系数大，将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能大。故D错误。
故选：C。
任何物体发生弹性形变时，都具有弹性势能．弹簧伸长和压缩时都有弹性势能．同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大．火车车厢底下的弹簧比自行车座底下的弹簧硬，将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能大．
本题要了解弹性势能与弹性形变有关．对于弹簧的弹性势能，可结合公式Ep=12kx2记住弹性势能的决定因素．
2.【答案】C
【解析】解：重力做功与路径是否受其它力以及物体的速度无关，仅与初末位置的高度差有关．故C正确，A、B、D错误．
故选C．
重力做功与路径无关，仅与初末位置的高度差有关．
解决本题的关键掌握重力做功的特点，知道重力做功仅与初末位置的高度差有关．
3.【答案】A
【解析】解：A、根据牛顿第三定律可知，弹簧间的相互作用力大小相等，方向相反，故A正确；
B、垫片受到弹簧弹力等于一个弹簧产生的弹力大小，故B错误；
CD、垫片向右移动时，两弹簧的弹力大小相等、弹簧的劲度系数不同，根据胡克定律
F=kx
可知两弹簧的压缩量不相等，而原长相同，所以两弹簧的长度不相等。弹簧k1的形变量为
x1=Fk1
弹簧k2的形变量为
x2=Fk2
弹簧k1的弹性势能EP1=12k1x12，则EP1=12k1(Fk1)2=F22k1
弹簧k2的弹性势能EP2=12k2x22，则EP2=12k2(Fk2)2=F22k2
由于两弹簧劲度系数不同，所以两弹簧产生的弹性势能不相等，故CD错误。
故选：A。
缓冲效果与弹簧的劲度系数有关；垫片向右移动时，两弹簧均被压缩，两弹簧串联弹力相等，弹性势能变大；由于劲度系数不同，两弹簧形变量不同。
此题考查了弹簧的弹力、弹性势能及劲度系数的关系，知道两弹簧串联弹力大小相等，难度适中。
4.【答案】C
【解析】解：A、当弹簧变长时，它的弹性势能不一定增大，若弹簧处于压缩状态时，弹簧的弹性势能减小。故A错误。
B、若处于压缩状态时，弹簧变短时，弹簧的弹性势能增大。故B错误。
C、由EP=12Kx2得知，在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大。故C正确。
D、弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，弹簧在拉伸时的弹性势能不一定大于压缩时的弹性势能。故D错误。
故选：C。
对于弹簧，当弹簧形变量越大，弹性势能越大．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大．
本题考查对弹簧弹性势能的理解，掌握弹簧的弹性势能公式EP=12Kx2就能轻松解答．
5.【答案】AB
【解析】解：A、根据重力势能的定义可以知道，重力势能是地球和物体共同具有的，故A正确。
B、物体的重力势能与所选的零势能面有关，相对于不同的参考平面，物体的重力势能数值不同，故B正确。
C、物体的重力势能与所选的零势能面有关，重力势能等于零的物体，高度也可以很高，也可以对别的物体做功；故C错误。
D、物体的重力势能与所选的零势能面有关，当不是取地面为零势能面时，而是取它所在的平面为零势能面时，它的重力势能就可以等于零，故D错误。
故选：AB。
重力势能大小的影响因素：质量和高度，所选的零势能面，重力势能是地球和物体共同具有的，具有相对性．
本题考查了重力势能的概念，一定要注意，物体的重力势能与所选的零势能面有关，具有相对性，同时明确零势能面的意义．
6.【答案】BCD
【解析】解：A、由弹性势能的定义和相关因素进行判断。发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能。所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能。若物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能。故A错误；
B、弹性势能只有大小，没有方向，是标量。故B正确；
C、在国际单位制中，弹性势能的单位与能量的单位是相同的，是焦耳。故C正确；
D、弹性势能对应一定的状态，是状态量，故D正确。
故选：BCD。
任何物体发生弹性形变时，都具有弹性势能．弹簧伸长和压缩时都有弹性势能．同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大．
本题关键明确弹性势能的概念，知道影响弹性势能大小的因素，基础题．
7.【答案】BD
【解析】解：重力势能的变化只看重力做功情况与其它因素无关，在本题中物体两次被提高的高度相同，因此重力做功相等，均做负功，重力势能增加相同，故AC错误，BD正确；
故选BD．
正确理解重力做功和重力势能的关系是解本题的关键．重力势能变化和零势能点选取无关，重力做功对应着重力势能的变化，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加．
功是能量转化的量度，在学习过程中要明确各种功能关系，不能相互混淆．
8.【答案】BD
【解析】在微小的一段压缩距离中可认为弹簧的弹力近似不变，弹簧弹力F=k△x，力做功表达式W=F△x=k△x2
可见物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量平方成正比，故A错误；
物体向墙壁运动相同的位移，弹力大小不同，故弹力做功不相等，B正确；
物体向左运动，弹力方向向右，故弹力做负功，弹簧的弹性势能增加，C错误，D正确。
9.【答案】解：选取零势能参考平面。
(1)在第2s末小球所处的高度为：
h=−12gt22=−12×10×22 m=−20 m
重力势能为：Ep=mgh=0.2×10×(−20)J=−40J
Ep0，所以小球的重力势能减少，且减少了90J。
答：(1)在第2s末小球的重力势能；
(2)前3s内重力所做的功及重力势能的变化
【解析】(1)小球做自由落体运动，根据h=12gt2求出下落的高度，再根据Ep=mgh求解重力势能。
(2)根据自由落体运动的规律求出在前3s内小球下落的高度Δh，重力做功为：WG=mg⋅Δh，即可重力势能的变化量。
本题依据自由落体规律、重力势能以及重力做功与重力势能变化间的关系求解。容易出错之处在于：第1小题中重力势能应是负值。
10.【答案】解：(1)由h=12gt2
解得：h=45m
物体重力势能的减小量：△Ep=mgh
代入数据解得：△Ep=225J
(2)3s物体的速度为：v=gt
代入数据解得：v=30m/s
重力在第3s末做功的瞬时功率为：
P=mgv
解得：P=150W
答：(1)前3s内，物体重力势能的减小量为225J；
(2)第3s末，重力对物体做功的瞬时功率为150W。
【解析】(1)由h=12gt2，可以求出下落的高度，再根据△Ep=mgh，可以求出前3s内物体重力势能的减小量；
(2)先根据公式v=gt，可以求出3s末的速度，在根据P=mgv，可以求出重力在第3s末做功的瞬时功率。
本题考查了自由落体运动规律及功率等知识点。注意平均功率和瞬时功率的区别，平均功率用公式P=Wt，瞬时功率用P=Fv求解。