高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 2.2 勢能的改變同步測試 魯科版必修2.doc
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2.2勢能的改變一、單選題(共10題;共20分)1.用拉力T將一個重為5N的物體勻速升高3m,如圖所示,在這個過程中,下列說法正確的是( )A.物體的重力做了15 J的功B.拉力T對物體做了15 J的功C.物體的重力勢能減少了15 JD.合力對物體做的功是15 J2.潮汐能是一種很有潛力的待開發(fā)的新能源圖是雙向潮汐發(fā)電站示意圖 (a)漲潮時,水經(jīng)通道進入海灣,待內(nèi)外水位高度相同,堵住通道,潮落至最低時放水發(fā)電如圖(b)待內(nèi)外水面高度相同,再堵住通道,直到下次漲潮至最高點,再放水發(fā)電如圖(c)設(shè)海灣面積為S,漲潮與落潮水位差為h,海水密度為,則一次漲、落潮可以發(fā)電的海水勢能為() A.Sh2B.C.Sh2gD.3.下面有關(guān)重力勢能的說法中,正確的是() A.舉得越高的物體,具有的重力勢能越大B.質(zhì)量越大的物體,具有重力勢能越大C.物體的重力勢能不可能為零D.物體的重力勢能可能小于零4.勁度系數(shù)分別為kA2 000 N/m和kB3 000 N/m的彈簧A和B連接在一起,拉長后將兩端固定,如圖所示,彈性勢能EpA、EpB的關(guān)系為( )A.EpAEpBB.EpA C.EpA D.EpA 5.質(zhì)量為50kg的跳高運動員,背越式跳過了2m高的橫桿而平落在墊子上,以地面為參考面,則運動員在最高點時具有的重力勢能約為() A.500JB.100JC.1000JD.2000J6.下列說法正確的是() A.地面上的物體重力勢能一定為0B.質(zhì)量大的物體重力勢能一定大C.離地面高度相同的兩個物體,質(zhì)量較大的重力勢能一定較大D.離地面一定高度的物體其重力勢能一定不為07.關(guān)于重力勢能,以下說法中正確的是( ) A.某個物體處于某個位置,重力勢能的大小是唯一確定的B.重力勢能為0的物體,不可能對別的物體做功C.物體做勻速直線運動時,重力勢能一定不變D.只要重力做功,重力勢能一定變化8.如圖所示,質(zhì)量為m的物體自傾角為30的固定斜面頂端勻加速滑至底端,物體加速度為 g,頂點距地面高為h,重量加速度為g則下列說法錯誤的是() A.重力勢能減少mghB.動能增加mgh/2C.機械能變化mghD.內(nèi)能增加mgh/29.將一個蘋果從地面撿到課桌上,蘋果的重力勢能大約增加() A.0.2JB.2JC.20JD.200J10.質(zhì)量為m的小物塊,從離桌面高H處由靜止下落,桌面離地面高為h,如圖所示如果以桌面為參考平面,那么小物塊落地時的重力勢能及整個過程中重力勢能的變化分別是( )A.mgh,減少mg(Hh)B.mgh,增加mg(H+h)C.mgh,增加mg(Hh)D.mgh,減少mg(H+h)二、多選題(共3題;共9分)11.在探究彈簧的彈性勢能的表達(dá)式時,下面猜想有一定道理的是( ) A.重力勢能與物體被舉起的高度h有關(guān),所以彈性勢能很可能與彈簧的長度有關(guān)B.重力勢能與物體被舉起的高度h有關(guān),所以彈性勢能很可能與彈簧拉伸(或壓縮)的長度有關(guān)C.重力勢能與物體所受的重力mg大小有關(guān),所以彈性勢能很可能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)D.重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān),所以彈性勢能很可能與彈簧的質(zhì)量大小有關(guān)12.關(guān)于重力勢能下列說法中正確的是() A.重力勢能減少,重力一定對物體做正功B.重力勢能等于零的物體,不可能對別的物體做功C.在地面上的物體,它具有的重力勢能一定等于零D.重力勢能實際上時物體和地球所共有的13.彈簧的彈性勢能與下列哪些因素有關(guān)( ) A.彈簧的長度B.彈簧的勁度系數(shù)C.彈簧的形變量D.彈簧的原長三、填空題(共3題;共6分)14.用力將地面上的一個質(zhì)量為10kg的物體提升10m(取g=10m/s2),速度達(dá)到10m/s物體被提高后具有的重力勢能是_J(以地面為零勢能參考面);物體被提高后具有的動能是_J 15.在水平地面上放一個豎直輕彈簧,彈簧上端與一個質(zhì)量為2.0kg的木塊相連,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài).若在木塊上再加一個豎直向下的力F,使木塊緩慢向下移動0.10m,力F做功2.5J,此時木塊再次處于平衡狀態(tài),力F的大小為50N,如圖所示.求:在木塊下移0.10m的過程中彈性勢能的增加量為_J.16.重力勢能的表達(dá)式_;彈性勢能的表達(dá)式_;動能的表達(dá)式_ 四、實驗探究題(共1題;共5分)17.理論分析可得出彈簧的彈性勢能公式 (式中k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧長度的變化量)為驗證這一結(jié)論,A、B兩位同學(xué)設(shè)計了以下的實驗:兩位同學(xué)首先都進行了如圖甲所示的實驗:將一根輕質(zhì)彈簧豎直掛起,在彈簧的另一端掛上一個已知質(zhì)量為m的小鐵球,穩(wěn)定后測得彈簧伸長dA同學(xué)完成步驟后,接著進行了如圖乙的實驗:將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上,并把小鐵球放在彈簧上,然后豎直地套上一根帶有插銷孔的長透明塑料管利用插銷壓縮彈簧拔掉插銷時,彈簧對小球做功,使小球彈起,測得彈簧的壓縮量和小鐵球上升的最大高度HB同學(xué)完成步驟后,接著進行了如圖丙的實驗:將這根彈簧放在水平桌面上,一端固定在豎直的墻上,另一端被小鐵球壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小鐵球從高為h的桌面上水平拋出,拋出的水平距離為L (1)A、B兩位同學(xué)進行如圖甲所示的實驗?zāi)康氖菫榱舜_定什么物理量?_,請用m、d、g表示所求的物理量_ (2)如果 成立,那么A同學(xué)測出的物理量x與d、H的關(guān)系式是:x_,B同學(xué)測出的物理量x與d、h、L的關(guān)系式是:x_ (3)試分別分析A、B兩位同學(xué)中,其中一位同學(xué)的實驗誤差的主要來源_ 五、綜合題(共2題;共25分)18.如圖所示,質(zhì)量為0.5kg的小球,從桌面以上高1.2m的A點下落到地面的B點,已知桌面高0.8m,求: (1)以桌面為參考平面,小球在A點和B點的重力勢能 (2)以地面為參考平面,從A到B的過程中小球重力勢能的變化(取g=10m/s2) 19.如圖所示,曲面AB與半徑r、內(nèi)壁光滑的四分之一細(xì)圓管BC平滑連接于B點,管口B端切線水平,管口C端正下方自立一根輕彈簧,輕彈簧一端固定,另一端恰好與管口C端齊平,質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)在曲面上某點由靜止釋放,進入管口B端時,上管壁對小球的作用力為mg(1)求小球達(dá)到B點時的速度大小vB; (2)若釋放點距B點高度為2r,求小球在曲面AB上運動時克服阻力所做的功W; (3)小球通過BC后壓縮彈簧,壓縮彈簧過程中彈簧性勢能的最大值為Ep , 求彈簧被壓縮的最大形變量x 答案解析部分一、單選題1.【答案】B 【解析】【解答】解:A、C、重力做功WG=mgh=15J,知物體克服重力做功15J,重力勢能增加15J故A錯誤,C錯誤B、因為物體勻速上升,則F=G=5N,則拉力做功WF=Fh=53J=15J故B正確D、合力的大小為零,則合力做功為零故D錯誤故選:B【分析】根據(jù)平衡求出拉力的大小,根據(jù)功的公式求出拉力、重力、合力做功大小,克服重力做功的大小等于重力勢能的增加量2.【答案】C 【解析】【解答】解:一次漲落潮時經(jīng)過發(fā)電機的流的質(zhì)量為:m=V=hs 重心高度為 ,則可知,可以發(fā)電的海水勢能為:Ep=2mg =Sh2g; 故選:C【分析】明確一次漲落潮時有兩次發(fā)電過程,兩次發(fā)電中經(jīng)過的水量相同;根據(jù)重力勢能的定義可明確兩次發(fā)電的重力勢能3.【答案】D 【解析】【解答】解:A、B、重力勢能與重物的重量、高度等有關(guān),故A、B錯誤; C、D、重力勢能是相對于零勢能面得出的,故具有相對性,其大小與正負(fù)與參考面的選擇有關(guān);故C錯誤D正確;故選:D【分析】重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān),質(zhì)量越大、高度越高,重力勢能就越大4.【答案】C 【解析】【解答】兩端的拉力大小相等,故由胡克定律知彈簧的形變量之比為3:2,由彈簧的彈性勢能的表達(dá)式Ep kx2 , C符合題意.故答案為:C?!痉治觥看祟}屬于基礎(chǔ)題型,考查對胡克定律和彈性勢能表達(dá)式的理解和運用,據(jù)牛頓第三定律可知兩根彈簧所受到的力大小相同。5.【答案】C 【解析】【解答】解:人的重心上升的高度h=2m; 則重力勢能為:EP=mgh=5002=1000J;故選:C【分析】重力勢能等于物體的重力與相對于零勢能面的高度的乘積6.【答案】C 【解析】【解答】解:A、若不以地面為零勢能面,則地面上物體的重力勢能不為零;故A錯誤; B、質(zhì)量大的物體若在低處,則重力勢能要?。还蔅錯誤;C、離地高度相同,則由E=mgh可得,質(zhì)量較大的物體重力勢能一定較大;故C正確;D、重力勢能的大小取決于零勢能面的位置,若取物體所在的平面為零勢能面,則物體的重力勢能可以為零;故D錯誤;故選:C【分析】重力勢能是相對量,在確定重力勢能時應(yīng)先確定零勢能面,零勢能面不同,則物體的重力勢能的數(shù)值不同7.【答案】D 【解析】【解答】解:A、選取不同的零勢能面,則同一位置的物體的重力勢能是不同的,故A錯誤;B、重力勢能的大小是相對于零勢能面的高度決定的,重力勢能為零只能說明物體處于零勢能面上,它對下方的物體同樣可以做功,故B錯誤;C、物體若在豎直方向做勻速直線運動,故物體的高度變化,重力勢能也會發(fā)生變化,故C錯誤;D、重力勢能的改變量等于重力做功的多少,故若重力做功,重力勢能一定發(fā)生變化,故D正確故選D【分析】物體由于被舉高而具有的能量稱為重力勢能;零勢能面的選取不同則物體的重力勢能不同;而重力做功的大小等于重力勢能的改變量8.【答案】C 【解析】【解答】解:A、由題意可知,物體從頂端滑到底端過程中,重力做正功,其值為mgh,因此重力勢能減小為mgh,故A正確 B、物體加速度為 g,根據(jù)動能定理可知,動能的增加等于合外力做功,即為mas=m ,故B正確;C、根據(jù)題意可知,由牛頓第二定律,則有mgsin30f=ma,因此 f= ,所以摩擦力做負(fù)功為 ,則內(nèi)能增加為 ,機械能減小為 ,故C錯誤,D正確;本題選擇錯誤的,故選C【分析】物體固定斜面頂端勻加速滑至底端,重力做正功導(dǎo)致重力勢能減小,并做多少功,則重力勢能減小多少;根據(jù)動能定理可知,合外力做功的多少,導(dǎo)致動能變化多少;而根據(jù)除重力之外的力做功,導(dǎo)致機械能變化,若做正功,則機械能增加,反之則減小9.【答案】B 【解析】【解答】解:蘋果的重力大約2N,桌子的高度大約1m高將個蘋果從地面撿到課桌上,克服重力做功大約2J,所以蘋果的重力勢能大約增加2J故B正確,A、C、D錯誤 故選B【分析】重力做負(fù)功,重力勢能增加蘋果的重力大約2N,桌子的高度大約1m高10.【答案】D 【解析】【解答】解:以桌面為參考平面,小物塊落地時在桌面下方,所以小物塊落地時的重力勢能為mgh據(jù)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系得:wG=Ep小球下落的過程中wG=mg(H+h)所以小球重力勢能減少mg(H+h)故選D【分析】求物體在某一個位置的重力勢能,應(yīng)該確定參考平面知道重力做功量度重力勢能的變化二、多選題11.【答案】B,C 【解析】【解答】根據(jù)Ep=mgh知,重力勢能與物體被舉起的高度有關(guān),采用類比的方法知,彈簧的彈性勢能與彈簧的拉伸長度有關(guān),即形變量有關(guān);故B符合題意,A不符合題意.根據(jù)Ep=mgh知,重力勢能與物體的重力有關(guān),采用類比的方法知,彈簧的彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān).故C符合題意,D不符合題意.故答案為:B、C?!痉治觥看祟}屬于常識性問題,比較簡單,考查對物理探究方法的理解,對物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程的研究。12.【答案】AD 【解析】【解答】解:A、重力做正功,重力勢能減小,如從高處向低處下落時,故A正確; B、重力是否做功不是取決于其重力勢能的大小,而是取決于兩點間重力勢能的差值;并且重力勢能是相對量,其大小取決于零勢能面;故B錯誤;C、若選地下某點為零勢能面,則地面上的物體的重力勢能大于零;故C錯誤;D、重力勢能是由于物體相對于地球的位置發(fā)生變化而具有的能;是物體和地球共有的;故D正確;故選:AD【分析】重力勢能Ep=mgh,h為相對于零勢能面的高度差;重力做功等于重力勢能的改變量13.【答案】B,C 【解析】【解答】彈簧的形變量越大,勁度系數(shù)越大,彈性勢能就越大,彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量和勁度系數(shù)有關(guān),選項B、C符合題意.故答案為:B、C?!痉治觥看祟}考查彈性勢能的表達(dá)式的理解,可知彈性勢能的大小與勁度系數(shù)成正比,與彈簧形變量的二次方成正比。三、填空題14.【答案】1000;500 【解析】【解答】解:物體從靜止提升10m時,重力做負(fù)功為:WG=mgh=101010J=1000J所以物體重力勢能的增加1000J,以地面為零勢能參考面,則物體被提高后具有的重力勢能是1000J根據(jù)動能定理得:物體被提高后具有的動能 Ek= mv2= 10100=500J;故答案為:1000;500【分析】根據(jù)重力做功求出重力勢能的增加量,由動能的表達(dá)式可求得物體被提高后具有的動能15.【答案】4.5 【解析】【解答】木塊緩慢下移0.10m的過程中,F(xiàn)與重力的合力始終與彈簧彈力等大反向,所以力F和重力做的總功等于克服彈簧彈力做的功,即W彈(WFmgh)(2.52.0100.10) J4.5J由彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系知,EpW彈4.5J【分析】在木塊下移的過程中不可忽略重力的作用,所以彈簧克服重力和F做功,由于緩慢下移,故彈力的大小始終與重力與F之和大小相等,反向相反。16.【答案】mgh; 【解析】【解答】解:重力勢能的表達(dá)式:Ep=mgh; 彈性勢能的表達(dá)式:Ep= ;動能表達(dá)式為:Ek= ;故答案為:mgh; ; 【分析】機械能包括重力勢能、彈性勢能和動能,重力勢能是物體由于被舉高而具有的能量,彈性勢能是彈簧由于形變而具有的,動能是物體由于運動而具有的能量四、實驗探究題17.【答案】(1)k;(2);(3)甲同學(xué)是小球的器壁的摩擦,乙同學(xué)是物體和平面的摩擦 【解析】【解答】(1)A、B兩位同學(xué)進行圖甲所示的實驗都進行形變量的測量,目的是為了確定彈簧的勁度系數(shù);根據(jù)胡克定律 ,則有 ;(2)A同學(xué)運用物體在彈簧的彈力作用下,將彈簧勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能,則有: , ,由上解得: B同學(xué),彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能,而動能則借助于平拋運動來測得初速度則由水平位移與豎直高度可得水平初速度: ,所以: 解得: (3)這兩位同學(xué)均有誤差出現(xiàn),A同學(xué):不易精確確定小球上升的最大高度,而且小球上升時有可能與塑料管內(nèi)壁接觸,產(chǎn)生摩擦從而帶來實驗誤差B同學(xué):實驗時,小鐵球與桌面之間的摩擦?xí)o實驗帶來誤差?!痉治觥繙y定彈簧的進度系數(shù)及彈簧的彈性勢能;本題考查如何測量彈簧的形變量,并通過不同的實驗去設(shè)計、測量,并處理數(shù)據(jù),最后數(shù)據(jù)誤差分析,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣五、綜合題18.【答案】(1)解:以桌面為參考平面, A點的重力勢能為:EPA=mgh1=0.5101.2J=6JB點的重力勢能為:EPB=mgh2=0.510(0.8)J=4J答:以桌面為參考平面,小球在A點的重力勢能為6J,B點的重力勢能為4J(2)解:從A到B的過程中小球重力勢能的變化等于負(fù)的重力所做的功, 即EP=WG=mghAB=0.5102J=10J答:以地面為參考平面,從A到B的過程中小球重力勢能的變化量為10J 【解析】【分析】(1)根據(jù)重力勢能表達(dá)式Ep=mgh即可求解,注意式中h為物體相對零勢能點的高度,因此重力勢能大小和零勢能點的選取有關(guān)(2)從A到B的過程中小球重力勢能的變化等于負(fù)的重力所做的功,與參考平面的選取無關(guān)19.【答案】(1)解:小球在B點受重力和拉力的作用做勻速圓周運動;由向心力公式可得:F+mg= ;解得:v= (2)解:小球從A滑到B,由動能定理有:mg2rW= mvB20解得:W=mgr(3)解:當(dāng)彈性勢能最大時,小球的速度為0,對小球從B到最低點的過程,由機械能守恒定律可知:mg(r+x)+ mvB2=Ep解得:x= 2r 【解析】【分析】(1)在B點由向心力公式可求得小球的速度;(2)對AB過程,由動能定理杏注得克服阻力所做的功;(3)對從B到最低點的過程,由機械能守恒可求得最大彈性勢能- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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