《第2节 势能的改变》（同步训练）高中物理必修2-鲁科版-2024-2025学年

《第2节势能的改变》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个物体从高度为H的地方自由落下，到达地面时的速度大小与下列哪个因素无关？A.物体的质量B.下落的高度HC.重力加速度gD.物体的颜色2、当弹簧被拉伸或压缩时，关于弹簧势能的变化，下列说法正确的是：A.弹簧被拉伸时，弹簧势能减少B.弹簧被压缩时，弹簧势能增加C.弹簧势能的变化与弹簧的劲度系数无关D.弹簧势能的变化与弹簧形变的程度无关3、一物体在水平面上受到一个恒力F的作用，沿直线运动。若物体在运动过程中质量不变，则以下关于物体势能变化的说法正确的是：A.势能一定增加B.势能一定减少C.势能可能增加也可能减少D.势能保持不变4、一个质量为m的物体从静止开始沿光滑斜面下滑，斜面与水平面的夹角为θ。假设斜面长度为L，则物体下滑过程中势能的变化量ΔE为：A.mghB.mghsinθC.mgLD.mgsinθL5、一个质量为m的物体从高度H处自由下落到地面，忽略空气阻力，则该过程中物体的重力势能转化为动能的比例为：A.小于100%B.等于100%C.大于100%D.无法确定6、弹簧原长为L，劲度系数为k，若将弹簧拉伸至长度为2L，则弹簧的弹性势能增加了多少？A.1B.kC.3D.27、一个物体在重力场中由静止开始下落，不计空气阻力，物体在下落过程中（）A.重力做正功，物体的动能减小，势能增大B.重力做正功，物体的动能增大，势能减小C.重力做负功，物体的动能减小，势能增大D.重力做负功，物体的动能增大，势能减小二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、1、以下关于势能改变的说法正确的是：A.当物体被提升到一定高度时，它的重力势能增加B.当物体下落时，它的动能增加，重力势能减少C.弹性势能只与弹性势源形变的大小有关D.物体从静止状态开始运动时，其势能不变2、2、下列关于势能的应用实例，正确的是：A.投篮时篮球在空中上升，重力势能增加，动能减少B.弹簧被压缩时，弹性势能转化为动能C.拉弓射箭时，弓的弹性势能转化为箭的动能D.举重运动员将杠铃举起，杠铃的重力势能增加，动能减少3、一个物体在竖直平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A、物体的动能不变B、物体的势能不变C、物体的机械能不变D、物体的动能和势能都会随位置的变化而改变三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一物体从地面以一定的初速度水平抛出，不计空气阻力。物体在上升过程中，以下说法正确的是：A.物体的动能减小，势能增加，机械能守恒B.物体的动能增加，势能减少，机械能守恒C.物体的动能不变，势能增加，机械能守恒D.物体的动能减少，势能增加，机械能不守恒第二题一物体从静止开始从A点沿光滑斜面向下运动，到达B点时速度为v，A、B两点的高度差为h。现将该物体从静止开始从C点沿光滑斜面向上运动，C点相对于A点的高度差为2h，求物体到达D点时的速度vD（假设A、B、C、D在同一斜面上，且AC和BD之间的距离相等）。第三题题目：一个质量为2kg的物体从高度10m的静止位置释放，不考虑空气阻力。物体落地后反弹到高度5m。求：（1）物体落地前的重力势能；（2）物体反弹到5m高度时的动能；（3）物体在整个过程中损失了多少能量。第四题一物体从某一高度h下落，到达地面时速度为v。若物体在下降过程中只受到重力的作用，且忽略空气阻力，求物体在下降过程中的势能变化。第五题一质量为2kg的物体从高度h=5m的平台上自由下落，忽略空气阻力。求：（1）物体落地前1秒内的位移；（2）物体落地时的速度。《第2节势能的改变》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个物体从高度为H的地方自由落下，到达地面时的速度大小与下列哪个因素无关？A.物体的质量B.下落的高度HC.重力加速度gD.物体的颜色答案：D解析：根据动能定理，物体下落过程中，势能转化为动能。公式为122、当弹簧被拉伸或压缩时，关于弹簧势能的变化，下列说法正确的是：A.弹簧被拉伸时，弹簧势能减少B.弹簧被压缩时，弹簧势能增加C.弹簧势能的变化与弹簧的劲度系数无关D.弹簧势能的变化与弹簧形变的程度无关答案：B解析：弹簧势能的表达式为Ep3、一物体在水平面上受到一个恒力F的作用，沿直线运动。若物体在运动过程中质量不变，则以下关于物体势能变化的说法正确的是：A.势能一定增加B.势能一定减少C.势能可能增加也可能减少D.势能保持不变答案：C解析：在水平面上，物体的势能主要与其高度有关，而与水平方向上的力无关。题目中提到物体受到的力是恒力，且沿直线运动，因此物体的高度不会发生变化。但由于物体可能在水平方向上加速或减速，其势能可能增加也可能减少，故选C。4、一个质量为m的物体从静止开始沿光滑斜面下滑，斜面与水平面的夹角为θ。假设斜面长度为L，则物体下滑过程中势能的变化量ΔE为：A.mghB.mghsinθC.mgLD.mgsinθL答案：B解析：物体从静止开始沿光滑斜面下滑，其势能的变化量等于物体失去的重力势能。物体在下滑过程中高度的变化量h可以表示为h=Lsinθ，所以势能的变化量ΔE=mgh=mgLsinθ，故选B。5、一个质量为m的物体从高度H处自由下落到地面，忽略空气阻力，则该过程中物体的重力势能转化为动能的比例为：A.小于100%B.等于100%C.大于100%D.无法确定答案：B解析：根据能量守恒定律，在没有非保守力做功的情况下（如本题中的空气阻力忽略不计），物体的总机械能保持不变。因此，当物体从高处自由下落至地面时，它所失去的所有重力势能完全转换为其动能，转化比例等于100%。6、弹簧原长为L，劲度系数为k，若将弹簧拉伸至长度为2L，则弹簧的弹性势能增加了多少？A.1B.kC.3D.2答案：A解析：弹簧的弹性势能可以通过公式E=12kx2计算，其中x是弹簧相对于其自然长度的位移量。在这个问题中，弹簧从原长L拉伸到7、一个物体在重力场中由静止开始下落，不计空气阻力，物体在下落过程中（）A.重力做正功，物体的动能减小，势能增大B.重力做正功，物体的动能增大，势能减小C.重力做负功，物体的动能减小，势能增大D.重力做负功，物体的动能增大，势能减小答案：B解析：物体在重力场中下落时，重力对物体做正功，因为重力方向与物体位移方向相同。根据动能定理，物体所受合外力做功等于物体动能的变化量。因此，重力做正功，物体的动能增大。同时，物体下落过程中高度降低，根据势能公式Ep二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、1、以下关于势能改变的说法正确的是：A.当物体被提升到一定高度时，它的重力势能增加B.当物体下落时，它的动能增加，重力势能减少C.弹性势能只与弹性势源形变的大小有关D.物体从静止状态开始运动时，其势能不变答案：AB解析：A选项正确，因为重力势能公式为Ep=mgh，物体被提升到一定高度时，h增加，Ep也增加。B选项正确，因为物体下落时，动能公式为Ek=1/2mv²，由于速度v增加，Ek也增加；同时，重力势能公式为Ep=mgh，由于高度h减少，Ep减少。C选项错误，弹性势能不仅与形变大小有关，还与弹性势源的弹性系数有关。D选项错误，物体从静止状态开始运动时，其动能增加，但势能可能不变或减少，具体取决于运动过程中的势能变化。2、2、下列关于势能的应用实例，正确的是：A.投篮时篮球在空中上升，重力势能增加，动能减少B.弹簧被压缩时，弹性势能转化为动能C.拉弓射箭时，弓的弹性势能转化为箭的动能D.举重运动员将杠铃举起，杠铃的重力势能增加，动能减少答案：AC解析：A选项正确，投篮时篮球在空中上升，高度增加，重力势能增加，速度减小，动能减少。B选项错误，弹簧被压缩时，弹性势能转化为势能，而不是动能。C选项正确，拉弓射箭时，弓的弹性势能转化为箭的动能。D选项错误，举重运动员将杠铃举起时，虽然高度增加，重力势能增加，但速度为零，动能不变。3、一个物体在竖直平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A、物体的动能不变B、物体的势能不变C、物体的机械能不变D、物体的动能和势能都会随位置的变化而改变答案：AC解析：物体在竖直平面内做匀速圆周运动时，其速度大小保持不变，因此动能不变（A选项正确）。同时，物体在不同位置的高度不同，导致重力势能发生变化（B选项错误）。由于机械能等于动能与势能之和，且动能不变而势能变化，所以机械能也会随位置的变化而改变（C选项正确，D选项错误）。因此，正确答案是AC。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目：一物体从地面以一定的初速度水平抛出，不计空气阻力。物体在上升过程中，以下说法正确的是：A.物体的动能减小，势能增加，机械能守恒B.物体的动能增加，势能减少，机械能守恒C.物体的动能不变，势能增加，机械能守恒D.物体的动能减少，势能增加，机械能不守恒答案：A解析：当物体以水平初速度抛出时，它在水平方向上不受力，因此水平方向的速度保持不变。在竖直方向上，物体只受到重力的作用，因此物体在竖直方向上做匀加速直线运动。在上升过程中，物体的速度逐渐减小，这是因为重力在竖直方向上对物体做负功，导致物体的动能减小。同时，由于物体的高度增加，重力势能也相应增加。然而，由于不计空气阻力，整个过程中没有非保守力做功，机械能守恒。这意味着动能的减少等于势能的增加，总机械能保持不变。因此，正确答案是A：物体的动能减小，势能增加，机械能守恒。第二题一物体从静止开始从A点沿光滑斜面向下运动，到达B点时速度为v，A、B两点的高度差为h。现将该物体从静止开始从C点沿光滑斜面向上运动，C点相对于A点的高度差为2h，求物体到达D点时的速度vD（假设A、B、C、D在同一斜面上，且AC和BD之间的距离相等）。答案：vD=√(2gh)解析：根据机械能守恒定律，物体从A点运动到B点的过程中，动能增加量等于势能减少量。设物体在B点的动能为EkB，势能为EpB，则有：EkB=EpA1/2mv^2=mgh物体从C点运动到D点的过程中，同样遵循机械能守恒定律。设物体在D点的动能为EkD，势能为EpD，则有：EkD=EpC1/2mvD^2=mgh’其中，h’为C点相对于D点的高度差，由于AC和BD之间的距离相等，故h’=2h。将h’代入上式，得到：1/2mvD^2=2mgh整理上式，得到物体到达D点时的速度vD：vD=√(2gh)第三题题目：一个质量为2kg的物体从高度10m的静止位置释放，不考虑空气阻力。物体落地后反弹到高度5m。求：（1）物体落地前的重力势能；（2）物体反弹到5m高度时的动能；（3）物体在整个过程中损失了多少能量。答案：（1）物体落地前的重力势能E_p=mghE_p=2kg×9.8m/s²×10mE_p=196J（2）物体反弹到5m高度时的动能E_k=1/2mv²由于物体从5m高度反弹，其速度可以通过机械能守恒定律计算：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）物体在整个过程中损失的能量为：损失的能量=初始重力势能-最终重力势能-最终动能损失的能量=196J-98J-98.01J损失的能量≈196J-196.01J损失的能量≈-0.01J解析：（1）根据重力势能公式E_p=mgh，将物体的质量、重力加速度和高度代入计算得到物体落地前的重力势能为196J。（2）物体反弹到5m高度时，根据机械能守恒定律，初始重力势能等于最终重力势能加上动能。通过计算得到物体反弹时的速度，进而计算动能。（3）物体在整个过程中损失的能源主要转化为内能，如声能、热能等。根据能量守恒定律，损失的能量等于初始重力势能减去最终的重力势能和动能。在本题中，计算得到的损失能量为-0.01J，实际上这个值非常小，可以忽略不计，因为在物理问题中通常不会考虑这么小的能量损失。第四题一物体从某一高度h下落，到达地面时速度为v。若物体在下降过程中只受到重力的作用，且忽略空气阻力，求物体在下降过程中的势能变化。答案：物体在下降过程中的势能变化为mgh，其中m为物体质量，g为重力加速度，h为物体下落的高度。解析：根据能量守恒定律，物体在下降过程中，其势能