《第2節(jié) 勢(shì)能的改變》（同步訓(xùn)練）高中物理必修2-魯科版-2024-2025學(xué)年

《第2節(jié)勢(shì)能的改變》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、一個(gè)物體從高度為H的地方自由落下，到達(dá)地面時(shí)的速度大小與下列哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？A.物體的質(zhì)量B.下落的高度HC.重力加速度gD.物體的顏色2、當(dāng)彈簧被拉伸或壓縮時(shí)，關(guān)于彈簧勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法正確的是：A.彈簧被拉伸時(shí)，彈簧勢(shì)能減少B.彈簧被壓縮時(shí)，彈簧勢(shì)能增加C.彈簧勢(shì)能的變化與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān)D.彈簧勢(shì)能的變化與彈簧形變的程度無(wú)關(guān)3、一物體在水平面上受到一個(gè)恒力F的作用，沿直線運(yùn)動(dòng)。若物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中質(zhì)量不變，則以下關(guān)于物體勢(shì)能變化的說(shuō)法正確的是：A.勢(shì)能一定增加B.勢(shì)能一定減少C.勢(shì)能可能增加也可能減少D.勢(shì)能保持不變4、一個(gè)質(zhì)量為m的物體從靜止開(kāi)始沿光滑斜面下滑，斜面與水平面的夾角為θ。假設(shè)斜面長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則物體下滑過(guò)程中勢(shì)能的變化量ΔE為：A.mghB.mghsinθC.mgLD.mgsinθL5、一個(gè)質(zhì)量為m的物體從高度H處自由下落到地面，忽略空氣阻力，則該過(guò)程中物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的比例為：A.小于100%B.等于100%C.大于100%D.無(wú)法確定6、彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為k，若將彈簧拉伸至長(zhǎng)度為2L，則彈簧的彈性勢(shì)能增加了多少？A.1B.kC.3D.27、一個(gè)物體在重力場(chǎng)中由靜止開(kāi)始下落，不計(jì)空氣阻力，物體在下落過(guò)程中（）A.重力做正功，物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增大B.重力做正功，物體的動(dòng)能增大，勢(shì)能減小C.重力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增大D.重力做負(fù)功，物體的動(dòng)能增大，勢(shì)能減小二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、1、以下關(guān)于勢(shì)能改變的說(shuō)法正確的是：A.當(dāng)物體被提升到一定高度時(shí)，它的重力勢(shì)能增加B.當(dāng)物體下落時(shí)，它的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少C.彈性勢(shì)能只與彈性勢(shì)源形變的大小有關(guān)D.物體從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，其勢(shì)能不變2、2、下列關(guān)于勢(shì)能的應(yīng)用實(shí)例，正確的是：A.投籃時(shí)籃球在空中上升，重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少B.彈簧被壓縮時(shí)，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C.拉弓射箭時(shí)，弓的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能D.舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉起，杠鈴的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少3、一個(gè)物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A、物體的動(dòng)能不變B、物體的勢(shì)能不變C、物體的機(jī)械能不變D、物體的動(dòng)能和勢(shì)能都會(huì)隨位置的變化而改變?nèi)⒎沁x擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目：一物體從地面以一定的初速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力。物體在上升過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是：A.物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增加，機(jī)械能守恒B.物體的動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，機(jī)械能守恒C.物體的動(dòng)能不變，勢(shì)能增加，機(jī)械能守恒D.物體的動(dòng)能減少，勢(shì)能增加，機(jī)械能不守恒第二題一物體從靜止開(kāi)始從A點(diǎn)沿光滑斜面向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為v，A、B兩點(diǎn)的高度差為h。現(xiàn)將該物體從靜止開(kāi)始從C點(diǎn)沿光滑斜面向上運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的高度差為2h，求物體到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度vD（假設(shè)A、B、C、D在同一斜面上，且AC和BD之間的距離相等）。第三題題目：一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體從高度10m的靜止位置釋放，不考慮空氣阻力。物體落地后反彈到高度5m。求：（1）物體落地前的重力勢(shì)能；（2）物體反彈到5m高度時(shí)的動(dòng)能；（3）物體在整個(gè)過(guò)程中損失了多少能量。第四題一物體從某一高度h下落，到達(dá)地面時(shí)速度為v。若物體在下降過(guò)程中只受到重力的作用，且忽略空氣阻力，求物體在下降過(guò)程中的勢(shì)能變化。第五題一質(zhì)量為2kg的物體從高度h=5m的平臺(tái)上自由下落，忽略空氣阻力。求：（1）物體落地前1秒內(nèi)的位移；（2）物體落地時(shí)的速度?！兜?節(jié)勢(shì)能的改變》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、一個(gè)物體從高度為H的地方自由落下，到達(dá)地面時(shí)的速度大小與下列哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？A.物體的質(zhì)量B.下落的高度HC.重力加速度gD.物體的顏色答案：D解析：根據(jù)動(dòng)能定理，物體下落過(guò)程中，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。公式為122、當(dāng)彈簧被拉伸或壓縮時(shí)，關(guān)于彈簧勢(shì)能的變化，下列說(shuō)法正確的是：A.彈簧被拉伸時(shí)，彈簧勢(shì)能減少B.彈簧被壓縮時(shí)，彈簧勢(shì)能增加C.彈簧勢(shì)能的變化與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān)D.彈簧勢(shì)能的變化與彈簧形變的程度無(wú)關(guān)答案：B解析：彈簧勢(shì)能的表達(dá)式為Ep3、一物體在水平面上受到一個(gè)恒力F的作用，沿直線運(yùn)動(dòng)。若物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中質(zhì)量不變，則以下關(guān)于物體勢(shì)能變化的說(shuō)法正確的是：A.勢(shì)能一定增加B.勢(shì)能一定減少C.勢(shì)能可能增加也可能減少D.勢(shì)能保持不變答案：C解析：在水平面上，物體的勢(shì)能主要與其高度有關(guān)，而與水平方向上的力無(wú)關(guān)。題目中提到物體受到的力是恒力，且沿直線運(yùn)動(dòng)，因此物體的高度不會(huì)發(fā)生變化。但由于物體可能在水平方向上加速或減速，其勢(shì)能可能增加也可能減少，故選C。4、一個(gè)質(zhì)量為m的物體從靜止開(kāi)始沿光滑斜面下滑，斜面與水平面的夾角為θ。假設(shè)斜面長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則物體下滑過(guò)程中勢(shì)能的變化量ΔE為：A.mghB.mghsinθC.mgLD.mgsinθL答案：B解析：物體從靜止開(kāi)始沿光滑斜面下滑，其勢(shì)能的變化量等于物體失去的重力勢(shì)能。物體在下滑過(guò)程中高度的變化量h可以表示為h=Lsinθ，所以勢(shì)能的變化量ΔE=mgh=mgLsinθ，故選B。5、一個(gè)質(zhì)量為m的物體從高度H處自由下落到地面，忽略空氣阻力，則該過(guò)程中物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的比例為：A.小于100%B.等于100%C.大于100%D.無(wú)法確定答案：B解析：根據(jù)能量守恒定律，在沒(méi)有非保守力做功的情況下（如本題中的空氣阻力忽略不計(jì)），物體的總機(jī)械能保持不變。因此，當(dāng)物體從高處自由下落至地面時(shí)，它所失去的所有重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)換為其動(dòng)能，轉(zhuǎn)化比例等于100%。6、彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為k，若將彈簧拉伸至長(zhǎng)度為2L，則彈簧的彈性勢(shì)能增加了多少？A.1B.kC.3D.2答案：A解析：彈簧的彈性勢(shì)能可以通過(guò)公式E=12kx2計(jì)算，其中x是彈簧相對(duì)于其自然長(zhǎng)度的位移量。在這個(gè)問(wèn)題中，彈簧從原長(zhǎng)L拉伸到7、一個(gè)物體在重力場(chǎng)中由靜止開(kāi)始下落，不計(jì)空氣阻力，物體在下落過(guò)程中（）A.重力做正功，物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增大B.重力做正功，物體的動(dòng)能增大，勢(shì)能減小C.重力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增大D.重力做負(fù)功，物體的動(dòng)能增大，勢(shì)能減小答案：B解析：物體在重力場(chǎng)中下落時(shí)，重力對(duì)物體做正功，因?yàn)橹亓Ψ较蚺c物體位移方向相同。根據(jù)動(dòng)能定理，物體所受合外力做功等于物體動(dòng)能的變化量。因此，重力做正功，物體的動(dòng)能增大。同時(shí)，物體下落過(guò)程中高度降低，根據(jù)勢(shì)能公式Ep二、多項(xiàng)選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、1、以下關(guān)于勢(shì)能改變的說(shuō)法正確的是：A.當(dāng)物體被提升到一定高度時(shí)，它的重力勢(shì)能增加B.當(dāng)物體下落時(shí)，它的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少C.彈性勢(shì)能只與彈性勢(shì)源形變的大小有關(guān)D.物體從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，其勢(shì)能不變答案：AB解析：A選項(xiàng)正確，因?yàn)橹亓?shì)能公式為Ep=mgh，物體被提升到一定高度時(shí)，h增加，Ep也增加。B選項(xiàng)正確，因?yàn)槲矬w下落時(shí)，動(dòng)能公式為Ek=1/2mv2，由于速度v增加，Ek也增加；同時(shí)，重力勢(shì)能公式為Ep=mgh，由于高度h減少，Ep減少。C選項(xiàng)錯(cuò)誤，彈性勢(shì)能不僅與形變大小有關(guān)，還與彈性勢(shì)源的彈性系數(shù)有關(guān)。D選項(xiàng)錯(cuò)誤，物體從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能增加，但勢(shì)能可能不變或減少，具體取決于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的勢(shì)能變化。2、2、下列關(guān)于勢(shì)能的應(yīng)用實(shí)例，正確的是：A.投籃時(shí)籃球在空中上升，重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少B.彈簧被壓縮時(shí)，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C.拉弓射箭時(shí)，弓的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能D.舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉起，杠鈴的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少答案：AC解析：A選項(xiàng)正確，投籃時(shí)籃球在空中上升，高度增加，重力勢(shì)能增加，速度減小，動(dòng)能減少。B選項(xiàng)錯(cuò)誤，彈簧被壓縮時(shí)，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，而不是動(dòng)能。C選項(xiàng)正確，拉弓射箭時(shí)，弓的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能。D選項(xiàng)錯(cuò)誤，舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉起時(shí)，雖然高度增加，重力勢(shì)能增加，但速度為零，動(dòng)能不變。3、一個(gè)物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A、物體的動(dòng)能不變B、物體的勢(shì)能不變C、物體的機(jī)械能不變D、物體的動(dòng)能和勢(shì)能都會(huì)隨位置的變化而改變答案：AC解析：物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度大小保持不變，因此動(dòng)能不變（A選項(xiàng)正確）。同時(shí)，物體在不同位置的高度不同，導(dǎo)致重力勢(shì)能發(fā)生變化（B選項(xiàng)錯(cuò)誤）。由于機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，且動(dòng)能不變而勢(shì)能變化，所以機(jī)械能也會(huì)隨位置的變化而改變（C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤）。因此，正確答案是AC。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目：一物體從地面以一定的初速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力。物體在上升過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是：A.物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增加，機(jī)械能守恒B.物體的動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，機(jī)械能守恒C.物體的動(dòng)能不變，勢(shì)能增加，機(jī)械能守恒D.物體的動(dòng)能減少，勢(shì)能增加，機(jī)械能不守恒答案：A解析：當(dāng)物體以水平初速度拋出時(shí)，它在水平方向上不受力，因此水平方向的速度保持不變。在豎直方向上，物體只受到重力的作用，因此物體在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在上升過(guò)程中，物體的速度逐漸減小，這是因?yàn)橹亓υ谪Q直方向上對(duì)物體做負(fù)功，導(dǎo)致物體的動(dòng)能減小。同時(shí)，由于物體的高度增加，重力勢(shì)能也相應(yīng)增加。然而，由于不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有非保守力做功，機(jī)械能守恒。這意味著動(dòng)能的減少等于勢(shì)能的增加，總機(jī)械能保持不變。因此，正確答案是A：物體的動(dòng)能減小，勢(shì)能增加，機(jī)械能守恒。第二題一物體從靜止開(kāi)始從A點(diǎn)沿光滑斜面向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為v，A、B兩點(diǎn)的高度差為h?，F(xiàn)將該物體從靜止開(kāi)始從C點(diǎn)沿光滑斜面向上運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)的高度差為2h，求物體到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度vD（假設(shè)A、B、C、D在同一斜面上，且AC和BD之間的距離相等）。答案：vD=√(2gh)解析：根據(jù)機(jī)械能守恒定律，物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能增加量等于勢(shì)能減少量。設(shè)物體在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB，勢(shì)能為EpB，則有：EkB=EpA1/2mv^2=mgh物體從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，同樣遵循機(jī)械能守恒定律。設(shè)物體在D點(diǎn)的動(dòng)能為EkD，勢(shì)能為EpD，則有：EkD=EpC1/2mvD^2=mgh’其中，h’為C點(diǎn)相對(duì)于D點(diǎn)的高度差，由于AC和BD之間的距離相等，故h’=2h。將h’代入上式，得到：1/2mvD^2=2mgh整理上式，得到物體到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度vD：vD=√(2gh)第三題題目：一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體從高度10m的靜止位置釋放，不考慮空氣阻力。物體落地后反彈到高度5m。求：（1）物體落地前的重力勢(shì)能；（2）物體反彈到5m高度時(shí)的動(dòng)能；（3）物體在整個(gè)過(guò)程中損失了多少能量。答案：（1）物體落地前的重力勢(shì)能E_p=mghE_p=2kg×9.8m/s2×10mE_p=196J（2）物體反彈到5m高度時(shí)的動(dòng)能E_k=1/2mv2由于物體從5m高度反彈，其速度可以通過(guò)機(jī)械能守恒定律計(jì)算：E_p_initial=E_p_final+E_k_final196J=2kg×9.8m/s2×5m+1/2×2kg×v2196J=98J+1kg×v298J=1kg×v2v2=98m2/s2v=√(98m2/s2)v≈9.9m/sE_k=1/2×2kg×(9.9m/s)2E_k≈1/2×2kg×98.01m2/s2E_k≈98.01J（3）物體在整個(gè)過(guò)程中損失的能量為：損失的能量=初始重力勢(shì)能-最終重力勢(shì)能-最終動(dòng)能損失的能量=196J-98J-98.01J損失的能量≈196J-196.01J損失的能量≈-0.01J解析：（1）根據(jù)重力勢(shì)能公式E_p=mgh，將物體的質(zhì)量、重力加速度和高度代入計(jì)算得到物體落地前的重力勢(shì)能為196J。（2）物體反彈到5m高度時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，初始重力勢(shì)能等于最終重力勢(shì)能加上動(dòng)能。通過(guò)計(jì)算得到物體反彈時(shí)的速度，進(jìn)而計(jì)算動(dòng)能。（3）物體在整個(gè)過(guò)程中損失的能源主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如聲能、熱能等。根據(jù)能量守恒定律，損失的能量等于初始重力勢(shì)能減去最終的重力勢(shì)能和動(dòng)能。在本題中，計(jì)算得到的損失能量為-0.01J，實(shí)際上這個(gè)值非常小，可以忽略不計(jì)，因?yàn)樵谖锢韱?wèn)題中通常不會(huì)考慮這么小的能量損失。第四題一物體從某一高度h下落，到達(dá)地面時(shí)速度為v。若物體在下降過(guò)程中只受到重力的作用，且忽略空氣阻力，求物體在下降過(guò)程中的勢(shì)能變化。答案：物體在下降過(guò)程中的勢(shì)能變化為mgh，其中m為物體質(zhì)量，g為重力加速度，h為物體下落的高度。解析：根據(jù)能量守恒定律，物體在下降過(guò)程中，其勢(shì)能