高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 4 重力勢(shì)能課時(shí)訓(xùn)練 新人教版必修2.doc

重力勢(shì)能題組一對(duì)重力勢(shì)能的理解1.(多選)下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法正確的是()a.重力勢(shì)能是地球和物體共同具有的,而不是物體單獨(dú)具有的b.重力勢(shì)能的大小是相對(duì)的c.重力勢(shì)能等于零的物體,不可能對(duì)別的物體做功d.在地面上的物體,它的重力勢(shì)能一定等于零解析:重力勢(shì)能是由于地球和物體相互作用憑相對(duì)位置所具有的能,是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的,所以選項(xiàng)a正確。重力勢(shì)能的大小沒(méi)有絕對(duì)的數(shù)值,零勢(shì)能面的選取不同,物體的重力勢(shì)能也不同,所以說(shuō)重力勢(shì)能的大小是相對(duì)于零勢(shì)能面而言的,選項(xiàng)b正確。重力勢(shì)能等于零的物體僅能說(shuō)明物體在零勢(shì)能面上,完全可能對(duì)零勢(shì)能面以下的物體做功,所以選項(xiàng)c錯(cuò)誤。在地面上的物體,只要零勢(shì)能面不選在地面上,它的重力勢(shì)能一定不等于零,所以選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案:ab2.關(guān)于重力勢(shì)能,下列說(shuō)法中正確的是()a.物體的位置一旦確定,它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定b.物體與參考平面的距離越大,它的重力勢(shì)能也越大c.一個(gè)物體的重力勢(shì)能從-5 j變化到-3 j,重力勢(shì)能變小了d.重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功解析:物體的重力勢(shì)能與參考平面有關(guān),同一物體在同一位置相對(duì)不同的參考平面的重力勢(shì)能不同,選項(xiàng)a錯(cuò)誤。物體在參考平面以上,距參考平面的距離越大,重力勢(shì)能越大,物體在參考平面以下,距參考平面的距離越大,重力勢(shì)能越小,選項(xiàng)b錯(cuò)誤。重力勢(shì)能中的正、負(fù)號(hào)表示大小,-5 j的重力勢(shì)能小于-3 j的重力勢(shì)能,選項(xiàng)c錯(cuò)誤。重力做的功量度了重力勢(shì)能的變化,選項(xiàng)d正確。答案:d3.下列關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法中,正確的是()a.有a、b兩個(gè)物體,a的高度是b的高度的2倍,那么物體a的重力勢(shì)能的數(shù)值一定是物體b重力勢(shì)能數(shù)值的2倍b.從同一高度將某一物體以相同的速度豎直上拋或平拋,從拋出到落地過(guò)程中,物體重力勢(shì)能的變化是相同的c.有一物體從頂樓落到地面,如果受到空氣阻力,物體重力勢(shì)能的減少量小于自由下落時(shí)重力勢(shì)能的減少量d.重力做功時(shí),不僅與物體運(yùn)動(dòng)的高度有關(guān),還與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān)解析:由ep=mgh可知,只有ma=mb時(shí),a的重力勢(shì)能才是b的重力勢(shì)能的2倍,故a選項(xiàng)錯(cuò)誤;重力做功與路徑無(wú)關(guān),僅由初末位置的高度差決定,而且重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量,與物體是否受其他外力無(wú)關(guān),故c、d選項(xiàng)錯(cuò)誤,b選項(xiàng)正確。答案:b題組二重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系4.(多選)關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能,下列說(shuō)法正確的是()a.重力對(duì)物體做正功時(shí),物體的重力勢(shì)能一定減少b.物體克服重力做功時(shí),物體的重力勢(shì)能一定增加c.地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都是一個(gè)確定值d.重力做功的多少與重力勢(shì)能的變化都與參考平面的選取無(wú)關(guān)解析:重力做正功,物體的重力勢(shì)能減少,重力做多少功,重力勢(shì)能就減少多少,a對(duì),同理b對(duì)。物體的重力勢(shì)能大小除與其質(zhì)量有關(guān)外,還與物體所處的高度有關(guān),在不同高度(零勢(shì)面確定),同一物體的重力勢(shì)能不同,c錯(cuò)。重力做功的特點(diǎn)是重力做功多少只與初末位置的高度差有關(guān),與參考平面的選取無(wú)關(guān),而重力勢(shì)能的變化等于重力做的功,故d對(duì)。答案:abd5.如圖所示,質(zhì)量為m的小球從高為h處的斜面上的a點(diǎn)滾下,經(jīng)過(guò)水平面bc 后,再滾上另一斜面,當(dāng)它到達(dá)處時(shí),速度減為零,則整個(gè)過(guò)程中,重力做功為()a.b.mghc.mghd.0解析:根據(jù)重力做功與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn),w=mg(h1-h2)=,b項(xiàng)正確。答案:b6.如圖所示,acp和bdp是豎直平面內(nèi)兩個(gè)半徑不同的半圓形光滑軌道,a、p、b三點(diǎn)位于同一水平面上,c和d分別為兩軌道的最低點(diǎn)。將兩個(gè)質(zhì)量相同的小球分別從a和b兩處同時(shí)無(wú)初速釋放,則()a.沿bdp光滑軌道運(yùn)動(dòng)的小球的重力勢(shì)能永遠(yuǎn)為正值b.兩小球到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí),重力做功相等c.兩小球到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí),重力勢(shì)能相等d.兩小球剛開(kāi)始從a和b兩處無(wú)初速釋放時(shí),重力勢(shì)能相等解析:不管選哪一點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn),a點(diǎn)和b點(diǎn)相對(duì)零勢(shì)能面的豎直高度均相等,所以重力勢(shì)能相等。兩小球到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí),重力勢(shì)能不相等。重力勢(shì)能ep=mgh,具有相對(duì)性,如果選a、p、b三點(diǎn)在零勢(shì)能參考面上,則兩小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的重力勢(shì)能恒為負(fù)值;如果選c點(diǎn)在零勢(shì)能參考面上,則兩小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的重力勢(shì)能恒為正值。另外,重力做功跟路徑無(wú)關(guān),只取決于物體在初始和終末兩點(diǎn)在豎直方向的高度差,兩球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)豎直高度不等,所以,重力做功不相等。答案:d7.(多選)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,克服重力做功50 j,則()a.重力做功50 jb.物體的重力勢(shì)能一定增加50 jc.物體若做加速運(yùn)動(dòng),則重力勢(shì)能增加一定大于50 jd.重力對(duì)物體做功-50 j解析:克服重力做功50 j,即重力做-50 j的功,a錯(cuò)誤,d正確;重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加50 j,b正確;重力做功與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),c錯(cuò)誤。答案:bd8.盤在地面上的一根不均勻的金屬鏈重30 n,長(zhǎng)1 m,從甲端緩慢提至乙端恰好離地時(shí)需做功10 j。如果改從乙端緩慢提至甲端恰好離地要做多少功?(g取10 m/s2)解析:設(shè)繩子的重心離乙端距離為x,則當(dāng)乙端剛離開(kāi)地面時(shí)有mgx=10 j,可得x= m。則繩子的重心離甲端為 m,可知從乙端緩慢提至甲端恰好離地要做功w=mg(1 m-x)=mg m=20 j。答案:20 j(建議用時(shí):30分鐘)1.下列說(shuō)法中正確的是()a.在地平面以下的物體重力勢(shì)能一定為負(fù)值b.質(zhì)量大的物體重力勢(shì)能一定大c.不同的物體中離地面最高的物體其重力勢(shì)能最大d.離地面有一定高度的物體其重力勢(shì)能可能為零解析:重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān),所以在地面以下的物體的重力勢(shì)能也不一定為零,a項(xiàng)錯(cuò)誤;而離地面有一定高度的物體的重力勢(shì)能也可能為零,d項(xiàng)正確;由ep=mgh知,b、c項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:d2.關(guān)于重力做功和重力勢(shì)能,下列說(shuō)法正確的是()a.重力做功與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān)b.重力對(duì)物體做負(fù)功時(shí),物體的重力勢(shì)能一定減少c.重力勢(shì)能為負(fù)值說(shuō)明物體在零勢(shì)能面以下d.重力勢(shì)能的變化量與零勢(shì)能面的選取有關(guān)解析:重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初、末位置有關(guān),故a錯(cuò)誤;當(dāng)重力對(duì)物體做負(fù)功時(shí),物體克服重力做功,物體上升,重力勢(shì)能一定增加,故b錯(cuò)誤;重力勢(shì)能為負(fù)值說(shuō)明物體在零勢(shì)能面以下,故c正確;重力勢(shì)能具有相對(duì)性,重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān),但是重力勢(shì)能的變化量?jī)H僅與重力做功的多少有關(guān),與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān),故d錯(cuò)誤。答案:c3.圖中虛線是一跳水運(yùn)動(dòng)員在跳水過(guò)程中其重心運(yùn)動(dòng)的軌跡,則從起跳至入水的過(guò)程中,該運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能()a.一直減小b.一直增大c.先增大后減小d.先減小后增大解析:運(yùn)動(dòng)員的重心高度先增大后減小,所以其重力勢(shì)能ep=mgh也先增大后減小,c項(xiàng)正確。答案:c4.如圖所示,在離地面高為h的地方將質(zhì)量為m的小球以初速度v0豎直上拋,取拋出位置所在的水平面為參考平面,則小球在最高點(diǎn)和落地處重力勢(shì)能分別為()a.mg(+h),0b.,-mghc.,mghd.,mgh+解析:小球相對(duì)拋出點(diǎn)上升的最大高度h=,故小球在最高點(diǎn)的重力勢(shì)能為mg,小球在落地點(diǎn)的重力勢(shì)能為-mgh,故b正確。答案:b5.如圖所示,某物塊分別沿三條不同的軌道由離地面高h(yuǎn)的a點(diǎn)滑到同一水平面上,軌道1、2是光滑的,軌道3是粗糙的,則()a.沿軌道1滑下重力做的功多b.沿軌道2滑下重力做的功多c.沿軌道3滑下重力做的功多d.沿三條軌道滑下重力做的功一樣多解析:物體重力所做的功只與物體初末位置的高度差有關(guān),與路徑無(wú)關(guān),故正確選項(xiàng)為d。答案:d6.如圖所示,運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過(guò)程,將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng),在這兩個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()a.阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功b.系統(tǒng)受到的合外力始終向下c.加速下降時(shí),重力做功大于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量d.任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等解析:下降過(guò)程中,阻力始終與運(yùn)動(dòng)方向相反,做負(fù)功,a對(duì);加速下降時(shí)合力向下,減速下降時(shí)合力向上,b錯(cuò);下降時(shí)重力做功等于重力勢(shì)能減少,c錯(cuò);由于任意相等的時(shí)間內(nèi)下落的位移不等,所以,任意相等時(shí)間內(nèi)重力做的功不等,d錯(cuò)。答案:a7.如圖所示,將橫截面積為s的玻璃管彎成如圖所示的連通器,放在水平桌面上,左、右管處在豎直狀態(tài),先關(guān)閉閥門k,往左、右管中分別注入高度為h1和h2、密度為的液體。從打開(kāi)閥門k,直到液體靜止,液體的重力勢(shì)能減少量為()a.gs(h2-h1)b.gs(h2-h1)2c.gs(h2-h1)2d.gs(h2-h1)解析:分析本題的關(guān)鍵是抓住重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系以及重力做功的特點(diǎn),采用等效法分析。首先分析物體初、末狀態(tài),弄清楚重力勢(shì)能的減少是由于重心下降引起的,求出重心下降的高度即可解答。打開(kāi)閥門k后,左管中的液體流向右管,直到兩管液面相平,相當(dāng)于把左管中高為的液體“搬”到右管中,其重心下降的高度為,所以該過(guò)程中,液體重力勢(shì)能的減少量為gsgs(h2-h1)2。答案:c8.如圖所示,在水平地面上平鋪著n塊磚,每塊磚的質(zhì)量為m,厚度為h。如果人工將磚一塊一塊地疊放起來(lái),那么人至少做功()a.n(n-1)mghb.n(n-1)mghc.n(n+1)mghd.n(n+1)mgh解析:本題重在分析各塊磚的重心位置變化情況,從而找出n塊磚的重力勢(shì)能變化。把n塊磚看做一個(gè)整體,其總質(zhì)量是m=nm,以地面為零勢(shì)能面,n塊磚都平放在地上時(shí),其重心都在高處,所以這n塊磚的初始重力勢(shì)能為e1=。當(dāng)n塊磚疊放在一起時(shí),其總高度為h=nh,其總的重心位置在處,所以末態(tài)重力勢(shì)能為e2=nmg,人做的功至少等于重力勢(shì)能的增量,即w=ep=e2-e1=。答案:b9.某海灣共占面積1.0107 m2,漲潮時(shí)水深20 m,此時(shí)關(guān)上水壩閘門,可使水位保持20 m不變;退潮時(shí),壩外水位降至18 m也保持不變,假如利用此水壩建水電站,且重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男适?0%,每天有兩次漲潮,問(wèn)該電站一天最多能發(fā)出多少電能?(g取10 m/s2,假設(shè)只有退潮時(shí)發(fā)電)解析:關(guān)上水壩閘門,退潮后,壩內(nèi)水位比壩外高出2 m,發(fā)電時(shí)高出部分的水通過(guò)發(fā)電機(jī)流向壩外,最終水位從20 m降至18 m,減少的重力勢(shì)能的一部分轉(zhuǎn)化為電能,由ep=mgh可以算出減少的重力勢(shì)能,從而就能算出所發(fā)電能。設(shè)海灣面積為s,則打開(kāi)閘門流過(guò)發(fā)電站的水的體積最多為hs,h為水面高度差,水的質(zhì)量為m=v=hs,重力勢(shì)能的減少量為ep=mggh2s。一天最多發(fā)出電能為e=2ep10%=10%gh2s=10%1.010310(20-18)21.0107 j=4.01010 j。答案:41010 j10.金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一,它的主體建筑地上88層,地下3層,高420.5 m,如圖所示。距地面341 m的第88層為觀光層,環(huán)顧四周,極目眺望,上海新貌盡收眼底。(1)在觀光層質(zhì)量為60 kg的游客,在下列情況中,他的重力勢(shì)能各是多少?