高一物理下学期期末考试分类汇编重力势能和弹性势能动能定理的应用新人教版

专题02重力势能和弹性势能、动能定理的应用一、重力势能和弹性势能1．重为的小球，在空中下落了的高度后到达地面，下列说法正确的是（）A．重力对小球做的功一定是B．小球的重力势能一定增加了C．小球刚下落时的重力势能一定是D．落地时小球的重力势能一定是【答案】A【详解】AB．重为的小球，在空中下落了的高度后到达地面，重力做功为可知重力对小球做正功，则小球的重力势能一定减少了，A正确，B错误；CD．重力势能具有相对性，由于不确定零重力势能的参考平面选择位置，故不能确定小球所处位置的重力势能，CD错误。故选A。2．质量为m的足球在地面1位置被踢出后落到3位置，以下说法正确的是（）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，重力先做负功，后做正功，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，重力先做正功，后做负功，总功为零【答案】C【详解】由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。由2到3的过程中，足球向低处运动，重力势能减少，重力做正功。由1到3的过程中，初末位置高度相同，则重力势能变化量为零，重力做功为零。故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。故选C。3．蹦极是一项户外极限活动。体验者站在约40m以上高度的位置，用原长为20m的弹性绳固定住后跳下，落地前弹起，反复弹起落下。忽略空气阻力的影响，在人的整个运动过程中，下列说法正确的是（）A．第一次下落过程中，体验者能体验失重感的位移为20mB．第一次下落20m后，体验者立即处于超重状态C．第一次到达最低点的瞬间，人的重力势能为零D．当下落到最低点时，弹性绳的弹性势能最大【答案】D【详解】AB．当游客下落20m时弹性绳到达原长，以后继续下落时，弹力先小于重力，游客继续加速下落，此过程中，游客能体验失重，以后弹力大于重力，游客加速度向上，开始减速，可知体验者能体验失重感的位移大于20m，故AB错误；C．因不确定零重力势能点，故无法知道第一次到达最低点的重力势能，故C错误；D．由功能关系可知，当游客下落到最低点时，游客所处高度最小，重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。故选D。4．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下列说法正确的是（）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【答案】D【详解】AB．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，AB错误；C．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；D．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。故选D。应用动能定理求变力做功5．如图，一容器的内壁是半径为r的半球面，容器固定在水平地面上。在半球面水平直径的一端有一质量为m（可视为质点）的小滑块P，它在容器内壁由静止开始下滑到最低点，在最低点时的向心加速度大小为a，已知重力加速度大小为g。则Р由静止下滑到最低点的过程中克服摩擦力做的功为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】在最低点由牛顿第二定律有，Р由静止下滑到最低点的过程中有联立解得故选A。6．如图所示，一劲度系数为的轻弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接置于粗糙水平面的物块。此时弹簧自然伸长，物块位于点。现用外力向左推动物块，当弹簧压缩量为时，使物块静止，然后由静止释放物块，物块到达点时速度刚好为0。已知此过程中向左推动木块的外力所做的功为。则此过程中弹簧的最大弹性势能为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】设弹簧的最大弹性势能为，木块向左运动时，根据动能定理木块向右运动时，根据动能定理联立解得故ACD错误B正确。故选B。应用动能定理处理多过程问题7．如图所示，小球以初速度从A点出发，沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，小球经过轨道连接处无机械能损失，则小球经过A点的速度大小为（）A． B． C． D．【答案】D【详解】设小球在由A到B的过程中阻力做功为W，由A到B的过程中由动能定理当小球由B返回到A的过程中，阻力做的功依旧为W，再由动能定理得以上两式联立可得故选D。8．如图所示，轨道的水平部分粗糙且长度为l，两侧的斜面和弧面部分光滑且与水平轨道平滑连接。一小物块从斜面轨道上距水平轨道高度为h处由静止滑下，在轨道上往返运动，且第9次经过斜面和水平轨道连接处后停水平轨道的中点。若不计空气阻力，重力加速度为g。则小物块与水平轨道间的动摩擦因数可能为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】小物块从释放到最后停止过程，据动能定理可得解得，A正确。故选A。9．小红在玩荡秋千，妈妈把她拉到与竖直方向夹角处由静止释放，如图所示。已知秋千绳长为，小红质量为，摆到最低点时速度大小为，不考虑空气阻力、绳和坐椅的质量。则在小红由静止开始摆到最低点的过程中，下列说法正确的是（）A．摆到最低点时重力的功率为B．重力的瞬时功率先增大后减小C．重力势能减少了D．摆到最低点时绳子的拉力大小等于重力【答案】BC【详解】A．摆到最低点时重力与速度方向相垂直，则重力的功率为0，所以A错误；B．由于开始时初速度为0，重力的瞬时功率为0，最低点时也为0，则重力的瞬时功率先增大后减小，所以B正确；C．重力做的功为根据功能关系，则重力势能减少了，所以C正确；D．摆到最低点时绳子的拉力大小大于重力，为所以D错误；故选BC。10．雨滴的下落运动并不能看成是“自由落体”运动，在接近地面时，雨滴往往做匀速运动，这时的速度通常叫做收尾速度。关于一定质量的雨滴从高空下落的运动，下列说法正确的是（）A．雨滴所受阻力是恒定的 B．重力一直做正功C．重力的功率先增大后不变 D．雨滴的重力势能先减小后不变【答案】BC【详解】A．雨滴在匀速之前所受阻力在增大，故A错误；B．雨滴在下落，高度降低，则重力一直做正功，故B正确；C．根据，重力mg大小不变，速度v先增大后不变，则重力的功率先增大后不变，故C正确；D．由于重力一直做正功，则雨滴的重力势能一直在减小，故D错误。故选BC。11．质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图所示，在此过程中（）A．重力对物体做功为mgHB．物体的重力势能减少了mg（H+h）C．外力对物体做的总功为零D．物体的最大动能等于mg（H+h）【答案】BC【详解】AB．物体高度下降了H+h，故重力做功为物体做了正功，则物体的重力势能减少了，A错误B正确；C．物体的初末动能都为零，根据动能定理可知，合外力做的功等于物体动能的变化量，所以外力对物体做的总功为零，C正确。D．物体刚进入坑中时动能最大，对于物体下落H的过程，由动能定理得，物体的最大动能等于mgH，D错误。故选BC。12．如图1所示，质量均为m的物块A和B用劲度系数为k的轻质弹簧拴接，竖直静置在水平桌面上。现用一竖直向上的力F拉动物块A，使其向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，如图2所示。已知重力加速度为g，从物块A开始运动到物块B恰要离开桌面的过程中，弹簧始终处于弹性限度内，则对此过程，下列说法正确的是（）A．力F的初始值大小等于maB．物块A的最大动能等于C．物块A增加的重力势能等于D．弹簧的弹性势能变化量为零【答案】ABD【详解】A．最初弹簧被压缩，A物体受到竖直向上的弹力等于重力，因为A物体向上做匀加速直线运动，对A受力分析：受重力、拉力和弹簧的弹力，开始阶段弹簧对A施加向上的支持力，由牛顿第二定律得则得由于初始位置因此故A正确；B．初始位置弹簧被压缩x，物块B恰要离开桌面时，弹簧伸长x，因此整个过程中物体A上升2x，物块A向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，物块B恰要离开桌面时，物体A的速度最大，动能最大，由，，解得故B正确；C．物块A增加的重力势能等于故C错误；D．初始位置弹簧的压缩量与物块B恰要离开桌面时弹簧的伸长量相同，则弹簧的弹性势能相同，故弹簧的弹性势能变化量为零，故D正确。故选ABD。13．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一个质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处时速度达到最大（B为杆AC中的某一点），到达C处时速度为零，AC=h。如果圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A．弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则（）A．下滑过程中，加速度一直减小B．下滑过程中，克服摩擦力做功为C．从A下滑到C的过程中，弹簧弹性势能的增加量小于mghD．在C处，弹簧的弹性势能为【答案】BCD【详解】A．圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过B处的速度最大，所以经过B处的加速度为零，所以加速度先减小，后增大，故A错误；B．研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程，根据动能定理，有mgh-Wf-W弹=0在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，根据动能定理，有-mgh+W弹-Wf=0-mv2解得：Wf=mv2即克服摩擦力做的功为mv2，故B正确；C．由能量守恒定律知，圆环从A处由静止开始下滑到C过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh﹣mv2，故C正确；D．由于开始弹簧水平且处于原长，则在C处，弹簧的弹性势能为mgh﹣mv2，故D正确．故选BCD。14．新一代标准高速动车组“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车，它集成了大量现代高新技术，牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重要突破，是中国科技创新的又一重大成果。一列质量为m的复兴号动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变动车在时间t内（）A．做匀加速直线运动 B．加速度逐渐增大C．牵引力的功率 D．合力做功【答案】CD【详解】AB．动车的功率恒定，根据可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，故AB错误；C．当加速度为0时，牵引力等于阻力，则牵引力功率为故C正确；D．根据动能定理得合力做的功为故D正确。故选CD。15．如图所示，质量为M长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动.小物块和小车之间的摩擦力为，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.此过程中，下列结论正确的是（）A．小物块到达小车最右端时具有的动能为B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为C．小物块克服摩擦力所做的功为D．小物块和小车增加的机械能为【答案】ABC【详解】A．对物块分析，物块对地的位移为L+x，根据动能定理得知物块到达小车最右端时具有的动能Ek物=(F－)·(L＋x)，A正确。B．对小车分析，小车对地的位移为x，根据动能定理得x=Ek车-0知物块到达小车最右端时，小车具有的动能Ek车=x，B正确。C．小物块克服摩擦力所做的功为，C正确。D．系统产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，即物块与小车增加的内能Q=x相对=fL根据能量守恒，小物块和小车增加的机械能为。D错误。故选ABC。16．静止在粗糙水平面上的物块A，在方向始终不变的拉力作用下做直线运动，拉力大小先后为，t=4s时物块A停下，其v-t图像如图所示，已知物块A与水平面的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是（）A．在1~3s内，合外力对物块A做的功为零B．全过程拉力做的功等于零C．在0~1s内拉力做的功一定大于3~4s内拉力做的功D．2s时拉力的功率可能小于3.5s时拉力的功率【答案】AC【详解】A．由v-t图像可知，在1~3s内，物块做匀速直线运动，加速度是零，物块受合外力是零，所以合外力对物块A做的功是零，A正确；B．物块在整个运动中的位移是由动能定理可知WF−Wf=0；WF=Wf≠0因此在整个运动中，拉力做功等于克服阻力做功，B错误；

C．在0~1s内物块位移是，由动能定理；在3~4s内，物块的位移是，则有；因摩擦力做功相等，所以在0~1s内拉力做的功一定大于3~4s内拉力做的功，C正确；D．在2s时，拉力F2=μmg，速度是v0，所以功率有P2=F2v0=μmgv0在3.5s时，加速度由牛顿第二定律得F3−μmg=ma代入数据解得F3=μmg−mv0由图像可知v′=v0+a（3.5−3）=则有P3=F3v′=因此2s时拉力的功率大于3.5s时拉力的功率，D错误。故选AC。17．如图甲所示，一小木块以某一初速度冲上倾角足够长的固定斜面。若以斜面底端为起点，乙图为小木块在斜面上运动的动能随运动路程x变化关系图像。忽略空气阻力的影响，小木块视为质点，重力加速度，，，则下列判断正确的是（）A．小木块从底端冲到最高点的过程中，损失的机械能为20JB．小木块从底端出发至回到底端的过程中，系统产生的内能为10JC．小木块的质量D．小木块与斜面间的动摩擦因数【答案】BCD【详解】AB．小物体在运动过程中受到重力，摩擦力以及支持力作用，支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能减少，而上升和下降过程中机械能的减少量相等，根据图象可知，上升和下降整个过程机械能的减少量为10J，所以小木块从底端出发再回到底端的过程中，系统产生的内能为10J，故A错误，B正确；CD．上升过程，根据动能定理有-mgxsinθ-μmgxcosθ=0-20；μmgcosθ•x=5联立解得m=1kg，μ=0.25故C正确，D正确。故选BCD。18．如图所示，一固定且足够长的均匀斜面倾角为45°，一小物块（可视为质点）自斜面底端以动能，沿斜面向上运动，返回斜面底端时动能为Ek。下列说法正确的是（）A．小物块与斜面间动摩擦因数为0.6B．小物块与斜面间动摩擦因数为0.4C．小物块自斜面底端运动到最高点过程中，损失的机械能为EkD．小物块自斜面底端运动到最高点过程中，损失的机械能为Ek【答案】AC【详解】AB．设小物块受重力大小为G，能沿斜面向上运动的最大位移为x，小物块与斜面间动摩擦因数为μ，上行过程有-（mgsin45°+μmgcos45°）x=0-Ek下行过程有（mgsin45°-μmgcos45°）x=Ek-0解得μ=0.6故A正确，B错误；CD．小物块自斜面底端运动到返回底端过程中，损失的机械能为Ek，又全过程除重力外只有摩擦力做功，而物块冲上斜面和返回到斜面底端的两过程中克服摩擦阻力做功相等，即机械能损失相等，则小物块自斜面底端运动到最高点过程中，损失的机械能为Ek，故C正确，D错误。故选AC。19．如图，斜面底端和水平面平滑相接，一小球