【物理】2020届高考物理二轮复习能量和动量专题强化（4）重力势能和弹性势能B 10页

重力势能和弹性势能B ‎1、在水平面上竖直放置一轻弹簧,有一物体在它的正上方自由落下,在物体压缩弹簧速度减为零时( )‎ A.物体的重力势能最大 B.物体的动能最大 C.弹簧的弹性势能最大 D.弹簧的弹性势能最小 ‎2、如图所示,在弹性限度内,将压缩量为x的弹簧缓慢拉伸至伸长量为x,关于这一过程中弹簧的弹性势能变化,下列说法正确的是(   )‎ A.一直减小               B.一直增大 C.先减小后增大             D.先增大后减小 ‎3、如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力的作用下物体处于静止状态,当撤去力后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是(   )‎ ‎ ‎ A.弹簧的弹性势能逐渐减小 B.弹簧的弹性势能逐渐增大 C.弹簧的弹性势能先增大后减小 D.弹簧的弹性势能先减小后增大 ‎4、如图所示,在光滑水平面上有两物体,中间连一弹簧,已知。今用水平恒力F向右拉B,当一起向右加速运动时,弹簧的弹性势能为,如果以水平恒力F向左拉A,当一起向左加速运动时,弹簧的弹性势能为,则( )‎ ‎ A. B. C. D.无法确定 5、 如图所示,ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道,A、P、B三点位于同 5、 一水平面上,C和D分别为两轨道的最低点,将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速释放,则(   )‎ A.沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值 B.两小球到达C点和D点时,重力做功相等 C.两小球到达C点和D点时,重力势能相等 D.两小球刚开始从A和B两处无初速释放时,重力势能相等 ‎6、如图所示,质量为的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移,将物体缓缓提高,拉力做功,不计弹簧的质量,则下列说法正确的是(   )‎ A.重力做功,重力势能减少 B.弹力做功,弹性势能增加 C.重力势能增加,弹性势能增加 D.重力势能增加,弹性势能增加 ‎7、如图甲所示,一滑块沿光滑的水平面向左运动,与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短,然后反向弹回,弹簧始终处在弹性限度以内,图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图象,则弹簧的压缩员由8cm变为4cm时,弹簧所做的功以及弹性势能的改变量分別为(   )‎ A.3.6J、-3.6J     B.-3.6J、3.6J     C.1.8J、-1.8J     D.-1.8J、1.8J ‎8、如图所示,一根绳的两端分别固定在两座猴山的A、B处,A、B两点水平距离为16m,竖直距离为2m,A、B间绳长为20m.质量为10kg的猴子抓住套在绳子上的光滑圆环从A处滑到B处.以A点所在水平面为参考平面,猴子在滑行过程中重力势能的最小值约为(绳子处于拉直状态)(   ) ‎ A.-1.2×103J     B.-7.5×102J     C.-6.0×102J     D.-2.0×102J ‎9、如图所示,一个物体以速度冲向竖直墙壁,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 ‎10、2018年暑假,小明到新西兰旅游。新西兰是蹦极者的天堂,如图所示,小明看到一蹦极的游客身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米。假定空气阻力可忽略,游客可视为质点,下列说法正确的是(   )‎ A.蹦极的游客到达最低点前重力势能一直在减小 B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做正功,弹性势能减小 C.蹦极过程中,游客重力势能的大小与重力势能零点的选取有关 D.蹦极过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关 ‎11、如图所示,质量相同的A、B两小球用长度不同的两轻绳悬于等高的O1、O2点,绳长LA、LB的关系为LA>LB,将轻绳水平拉直,并将小球A、B由静止开始同时释放,取释放的水平位置为零势能的参考面,则下列说法正确的是(   )‎ A.在下落过程中,当两小球到同一水平线L上时具有相同的重力势能 B.两小球分别落到最低点的过程中减少的重力势能相等 C.A球通过最低点时的重力势能比B球通过最低点时的重力势能大 D.A、B两小球只要在相同的高度,它们所具有的重力势能就相等 ‎12、蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。如图甲所示,蹦极比赛中,质量为60 kg的运动员系在橡皮绳上,橡皮绳另一端固定在O点。运动员从O点由静止下落,下落过程中运动员的速度与下落距离间的关系如图乙所示。橡皮绳的自然长度为12 m,且在整个运动过程中橡皮绳始终在弹性限度内,遵循胡克定律,弹性势能表达式为(k是弹簧劲度系数,x是形变量),不计橡皮绳的质量及空气阻力,重力加速度，则( )‎ A.运动员下落过程中橡皮绳的最大拉力大小为2 700 N B.运动员下落过程中的最大加速度大小为20‎ C.运动员下落过程中橡皮绳弹性势能的最大值为 D.当橡皮绳上的拉力为1 200 N时,运动员的速度大小约为19 m/s ‎13、如图所示,有一条长为L、质量为m的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,以斜面最高点为重力势能的零点,求：‎ ‎(1)开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大?‎ ‎(2)此过程中重力势能减少了多少?‎ ‎14、A、B两个木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知 mA=mB=1.5kg,轻弹簧的劲度系数k=100N/m。若在木块A上作用一个竖直向上的力F使木块A由静止开始以2m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动,且已知轻弹簧弹性势能的表达式为 (k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)。取g=10m/s2,求:‎ ‎1.刚开始运动时弹簧的弹性势能是多少? 2.求使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中力F的最小值是多少? 3.从木块A竖直向上做匀加速运动直到A、B分离的过程中,力F对木块做的功是多少?‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：C 解析：在物体下落过程中,弹簧弹力对物体做负功,弹簧的弹性势能不断增大,直到物体减速到零时,弹性势能达到最大,故C选项正确。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：C 解析：根据弹簧的弹性势能的表达式可知,弹簧的形变量越大,弹性势能越大,将压缩量为x的弹簧缓慢拉伸至伸长量为x的过程中,弹簧的形变量先减小后增大,所以弹件势能先减小后增大,故C正确。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：D 解析：由物体处于静止状态可知,弹簧处于压缩状态,撤去力后物体在向右运动的过程中,弹簧的弹力对物体先做正功后做负功,故弹簧的弹性势能应先减小后增大,故ABC错误,D正确。‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：A 解析：当F向右拉B时,一起向右加速运动,具有相同的加速度,对整体有,又因A的加速度与整体的加速度相同,对A物体有,当F向左拉A时,,因为,当F向右拉B时弹簧的伸长量大,所以。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：D 解析：不管选哪一点为零势能点,A点和B点相对零势能点的竖直高度均相等,所以重力势能相等,两小球到达C点和D 点时,重力势能不相等,C错误,D正确。重力势能具有相对性,如果选A、P、B三点在零势能参考面上,则两球在运动过程中的重力势能恒为负值,如果选C点在零势能参考面上,则两球在运动过程中的重力势能恒为正值,另外,重力做功跟路径无关,只取决于物体在初、末两点在竖直方向的高度差,两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高 度差不等,所以重力做功不相等,AB错误。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：D 解析：可将整个过程分为两个阶段:一是弹簧伸长到物体刚要离开地面阶段,拉力克服弹力做功WF1=-W弹,等于弹性势能的增加;二是弹簧长度不变,物体上升拉力克服重力做功WF2=-WG=mgh,等于重力势能的增加。又WF=WF1+WF2,故D正确,ABC错误。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：C 解析：F—x围成的面枳表示弹力做的功。,根据知,弹性势能减少1.8J,C正确。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：B 解析：设平衡时绳子与竖直方向的夹角为θ,此时猴子受重力和两个拉力而平衡,故:l左sinθ+l右sinθ=d,其中:l=l左+l右,‎ 故,θ=53°;‎ A、B两点的竖直距离为2m,故l右cosθ-l左cosθ=2m,而l=l左+l右=20m,故l右cosθ=7 m,故以A点所在水平面为参考平面,猴子在滑行过程中重力势能的最小值约为:Ep=-mgl右cosθ=-10×10×7J=-700J=-7×102J,考虑绳子有微小的形变,故猴子在实际滑行过程中最低点可能的重力势能约为-7.5×102J,故ACD错误,B正确.‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：BD 解析：由于弹簧受到弹力是均匀变化的,故物体对弹簧作用力和位移都是变化的,功与位移不是正比关系,A错误;在位移相同时,对应的力不相等,故B正确;压缩弹簧过程是弹力做负功,弹性势能增加,故C错误D正确。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：AC 解析：重力做功决定重力势能的变化,随着高度的降低,重力一直做正功,重力势能一直减小,选项A正确;弹性势能的变化量取决于弹力做功的多少,当蹦极绳张紧后,随着游客的下落,弹力一直做负功,弹性势能一直增大,选项B错误;重力势能的大小与重力势能零点的选取有关,而重力势能的改变量与重力势能零点的选取无关,选项C正确,D错误。‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：AD 解析：下落过程中,当两小球到同一水平线L上时,因它们的质量相同,则具有相同的重力势能,故A正确;根据重力势能的变化与重力及下落的高度有关知两小球分别落到最低点的过程中减少的重力势能不相等,故B错误;取释放的水平位置为零势能的参考面,则根据重力势能的定义知,A球通过最低点时的重力势能比B球通过最低点时的重力势能小,故C错误;两小球只要在相同的高度,它们所具有的重力势能就相等,故D正确。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：BC 解析：由题图乙可知，当运动员速度最大时，橡皮绳的伸长量为8 m,有解得。橡皮绳的最大伸长量，最大拉力,A错误；根据牛顿第二定律得，，最大加速度大小,B正确；运动员下落过程中橡皮绳弹性势能最大值 ‎，C正确；当橡皮绳上的拉力为1 200 N时，橡皮绳的伸长量,运动员下落的距离,由题图乙可知，对应的速度大小约为17 m/s,D错误。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：(1) (2)‎ 解析：(1)开始时,左边一半链条重力势能为 ‎,‎ 右边一半的重力势能为,‎ 左右两部分总的重力势能为 ‎,‎ 最后链条从右侧刚好全部滑出时,重力势能 ‎。‎ ‎(2)重力势能减少了。‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：1.刚开始运动时弹簧的弹性势能是4.5J; 2.求使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中力F的最小值是6N; 3.从木块A竖直向上做匀加速运动直到A、B分离的过程中,力F对木块做的功是1.44J。‎ 解析：1.对AN组成的整体,受到重力与弹簧的弹力处于平衡状态,则: 初始位置对应的弹簧的压缩量: 弹簧的弹性势能: 2. A与B开始运动时加速度是相等的,AB组成的系统受到重力、弹簧的弹力与拉力;由于开始时弹簧对AB系统的弹力最大,所以拉力F最小,由牛顿第二定律可得:代入数据可得:Fmin=6N 3. ‎ ‎ A、B分离时设弹簧压缩了X2,二者分离时A与B之间的作用力为0,由牛顿第二定律对B得:得:‎ 此过程A、B上升高度 ‎ 此时A、B速度设为v,则:v2=2ah 代入数据可得:‎ 弹性势能的变化量:‎ 对系统由能量转化和守恒定律得:‎ 联立以上各式代入数据求得:WF=1.44J ‎ ‎