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文檔簡(jiǎn)介
重力勢(shì)能練習(xí)一、單選題一個(gè)100g的球從1.8m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25m的高度,則整個(gè)過(guò)程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(g=10m/sA.重力做功為1.8
J B.重力做了0.55
J的負(fù)功
C.物體的重力勢(shì)能一定減少0.55
J D.物體的重力勢(shì)能一定增加1.25
J如圖所示,桌面高為h,質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下,不計(jì)空氣阻力,假設(shè)以桌面處為參考平面,則小球落到地面時(shí)瞬間的重力勢(shì)能和整個(gè)過(guò)程中重力勢(shì)能變化分別為(????)A.mgh,減少mg(H-h)
B.mgh,增加mg(H+h)
C.-mgh,增加mg(H-h)
D.-mgh,減少mg(H+h)
蹦極是一項(xiàng)戶外休閑活動(dòng)。體驗(yàn)者站在約40米高的位置,用原長(zhǎng)為20米的彈性繩固定住后跳下,落地前彈起,反復(fù)彈起落下。忽略空氣阻力的影響,在人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是(????)A.第一次下落過(guò)程中,游客能體驗(yàn)失重感的位移為20m
B.第一次下落20m后,游客開始做減速運(yùn)動(dòng)
C.當(dāng)游客下落到最低點(diǎn)時(shí),彈性繩的彈性勢(shì)能等于游客減少的重力勢(shì)能
D.第一次到達(dá)最低點(diǎn)的瞬間,人的重力勢(shì)能為零
如下圖,可愛(ài)的毛毛蟲外出覓食,緩慢經(jīng)過(guò)一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形小土堆,已知其身長(zhǎng)為3L,總質(zhì)量為m,如下圖頭部剛到達(dá)最高點(diǎn),假設(shè)小蟲能一直貼著小土堆前行,其頭部剛越過(guò)小土堆頂?shù)筋^部剛到達(dá)小土堆底端時(shí)小蟲的重力勢(shì)能變化量為(????)
A.12mgL B.312mgL C.一物體以初速度ν豎直向上拋出,做豎直上拋運(yùn)動(dòng),則物體的Ep-s(重力勢(shì)能一路程)圖像應(yīng)是下列四個(gè)圖中的(
A. B.
C. D.如圖所示,一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛.用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn),M點(diǎn)與繩的上端P相距13l.重力加速度大小為g.在此過(guò)程中,外力做的功為(????)A.19mgl
B.16mgl
C.如圖所示,固定的豎直光滑長(zhǎng)桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長(zhǎng)狀態(tài).現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng),圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?L(未超過(guò)彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過(guò)程中(????)A.圓環(huán)的機(jī)械能守恒
B.彈簧彈性勢(shì)能變化了3mgL
C.圓環(huán)下滑到最大距離時(shí),所受合力為零
D.如下圖所示,質(zhì)量關(guān)系為m1>m2>m3的三個(gè)小球分別沿三條不同的軌道1、2、3由離地高h(yuǎn)的A點(diǎn)滑到同一水平面上,軌道1、3是光滑的,軌道2是粗糙的,重力對(duì)小球做功分別為W1、W2A.W1>W2=W3 B.如下圖所示,質(zhì)量為m的小球,用一長(zhǎng)為l的細(xì)線懸于O點(diǎn),將懸線拉直成水平狀態(tài),并給小球一個(gè)豎直向下的速度讓小球向下運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)正下方D處有B一釘子,小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)會(huì)以D為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),并經(jīng)過(guò)C點(diǎn),若已知OD=23l,重力加速度為g,則小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中(
)A.重力做功13mgl,重力勢(shì)能減少13mgl
B.重力做功53mgl,重力勢(shì)能減少53mgl
C.重力做功2如圖所示,小物體從豎直彈簧上方離地高h(yuǎn)1處由靜止釋放,其動(dòng)能Ek與離地高度h的關(guān)系如圖b所示.其中高度從h1下降到h2,圖象為直線,其余部分為曲線,h3對(duì)應(yīng)圖象的最高點(diǎn),且h2到h4圖象關(guān)于h3對(duì)稱,輕彈簧勁度系數(shù)為k,小物體質(zhì)量為mA.小物體在下落到h5的全過(guò)程中機(jī)械能守恒
B.小物體下落至高度h5時(shí),加速度為大小g.
C.小物體從高度h2下降到h4,彈簧的彈性勢(shì)能增加2m2g2k二、多選題如圖所示,一輕彈簧一端固定于O點(diǎn),另一端系一重物,將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且使彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速度釋放,讓它自由擺下,不計(jì)空氣阻力,在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中(????)A.重力做正功,彈力不做功
B.重力做正功,彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加
C.若用與彈簧原長(zhǎng)相等的不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩代替彈簧后,重力做正功,彈力不做功
D.若用與彈簧原長(zhǎng)相等的不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩代替彈簧后,重力做功不變,彈力不做功如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長(zhǎng).圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過(guò)B處的速度最大(B為桿AC中某一點(diǎn)),到達(dá)C處的速度為零,AC=h.如果圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g.則圓環(huán)(????)A.下滑過(guò)程中,加速度一直減小
B.下滑過(guò)程中,克服摩擦力做的功為14mv?2
C.從A下滑到C過(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能增加量等于mgh
D.在C處,彈簧的彈性勢(shì)能為mgh-1韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離,重力對(duì)他做功1900J,他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過(guò)程中(
)A.動(dòng)能增加了1800J B.動(dòng)能增加了2000J
C.重力勢(shì)能減小了1900J D.重力勢(shì)能減小了2000J有一小球只在重力作用下由靜止開始自由落下,在其正下方固定一根足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)彈簧,如圖所示,在小球與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過(guò)程中(????)A.小球接觸彈簧后即做減速運(yùn)動(dòng)
B.小球的重力勢(shì)能一直減小,彈簧的彈性勢(shì)能一直增大
C.當(dāng)小球的速度最大時(shí),它所受的合力為零
D.小球所受的彈力先對(duì)小球做正功,再做負(fù)功
三、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題,共分)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示:輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。
圖(a)
(1)實(shí)驗(yàn)中涉及到下列操作步驟:
①把紙帶向左拉直
②松手釋放物塊
③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
④向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量
上述步驟正確的操作順序是______(填入代表步驟的序號(hào))。
(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz,由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為______m/s。比較兩紙帶可知______(填“M”或“L“)紙帶對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.在已經(jīng)調(diào)整為水平的氣墊導(dǎo)軌上,將勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧右端固定在氣墊導(dǎo)軌右端,彈簧左端與一質(zhì)量為m的滑塊接觸而不固連.第1次向右推滑塊壓縮彈簧一段距離,并測(cè)出壓縮量x1,然后靜止釋放滑塊,通過(guò)光電門測(cè)量并計(jì)算得出滑塊通過(guò)光電門的速度為v1;接下來(lái)重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)操作,得到壓縮量x和通過(guò)光電門的速度v的多組數(shù)據(jù).已知彈簧的彈性勢(shì)能Ep=1(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),若滿足關(guān)系式____,則可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律.(2)為了更直觀地驗(yàn)證,某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系應(yīng)以____為縱坐標(biāo),以___為橫坐標(biāo),得出圖象的斜率為___,同樣可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.四、計(jì)算題在離地面80m處無(wú)初速度釋放一小球,小球質(zhì)量為m=200g(不計(jì)空氣阻力,g取(1)在第2s末小球的重力勢(shì)能;(2)在第3s內(nèi)重力所做的功和重力勢(shì)能的變化量.
如下圖所示,有一條長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的均勻金屬鏈條,一半長(zhǎng)度在光滑斜面上,斜面傾角為θ,另一半長(zhǎng)度沿豎直方向下垂在空中,當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動(dòng),以斜面最高點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn),求:
(1)開始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)的重力勢(shì)能.(2)此過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量.
如圖所示,固定斜面的傾角θ=30°,物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=32,輕彈簧下端固定在斜面底端,彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于C點(diǎn).用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B,滑輪右側(cè)繩子與斜面平行,A的質(zhì)量為2m,B的質(zhì)量為m,初始時(shí)物體A到C點(diǎn)的距離為L(zhǎng).現(xiàn)給A、B一初速度v?0(v?0>(1)物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到C點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)彈簧的最大壓縮量;(3)彈簧的最大彈性勢(shì)能.
答案和解析1.【答案】C
【解答】
整個(gè)過(guò)程中,物體的高度下降了h=1.8-1.25=0.55(m);
則重力對(duì)物體做正功為:W=mgh=0.1×10×0.55=0.55(J);
而重力做功多少等于重力勢(shì)能的減小量,故小球的重力勢(shì)能一定減少0.55J,故C正確,ABD錯(cuò)誤。
2.【答案】D
【解答】
以桌面為零勢(shì)能參考平面,那么小球釋放時(shí)的相對(duì)高度是H,重力勢(shì)能是mgH;
小球落地時(shí)的重力勢(shì)能為:Ep1=-mgh;
整個(gè)過(guò)程中小球重力勢(shì)能的減小為:△Ep=mg?△h=mg(H+h);
3.【答案】C
【解答】
AB.當(dāng)人下落的高度等于橡皮繩達(dá)到原長(zhǎng)后,橡皮繩開始伸長(zhǎng),開始重力大于彈力,向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)重力與彈力相等時(shí),加速度為零,速度最大,然后重力小于彈力,做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),加速度最大,速度為零,所以第一次下落超過(guò)20m后,游客才開始做減速運(yùn)動(dòng),游客能體驗(yàn)失重感的位移也大于20m;故AB錯(cuò)誤;
C.整個(gè)的過(guò)程中只有重力和繩子的拉力做功,當(dāng)游客下落到最低點(diǎn)時(shí),橡皮筋的彈性勢(shì)能等于游客減少的重力勢(shì)能,故C正確;
D.【解析】選小土堆底為零勢(shì)能面,則小蟲的頭部剛到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),重力勢(shì)能為:Ep1=13mg×L2sin60°=312mgL,小蟲頭部越過(guò)小土堆頂剛到達(dá)小土堆底端時(shí)的重力勢(shì)能為:Ep2【解析】以拋出點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn),則上升階段路程為s時(shí),克服重力做功mgs,重力勢(shì)能Ep=mgs,即重力勢(shì)能與路程s成正比;下降階段,物體距拋出點(diǎn)的高度h=2h0-s,其中h0為上升的最高點(diǎn),故重力勢(shì)能Ep6.【答案】A
【解答】
由題意可知,PM段細(xì)繩的機(jī)械能不變,MQ段細(xì)繩的重心升高了l6,則重力勢(shì)能增加ΔEP=23mg·l6=1【解答】A.圓環(huán)沿桿滑下過(guò)程中,彈簧的拉力對(duì)圓環(huán)做功,圓環(huán)的機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;
B.圖中彈簧水平時(shí)恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài),圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長(zhǎng)度變?yōu)?L,可得物體下降的高度為h=3L,根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得
彈簧的彈性勢(shì)能增大量為△Ep=mgh=3mgL,故B正確;
C.圓環(huán)所受合力為零,速度最大,此后圓環(huán)繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),則彈簧的彈力增大,圓環(huán)下滑到最大距離時(shí),所受合力不為零,故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,知圓環(huán)的動(dòng)能先增大后減小,則圓環(huán)重力勢(shì)能與彈簧彈性勢(shì)能之和先減小后增大,故D錯(cuò)誤;
8.【答案】D
【解答】
重力做功W=mgh,h相等,由于m1>m2>m3,所以W1>W2>W3,故D正確,ABC錯(cuò)誤。
9.【答案】A
【解答】
小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,小球下落的高度為h=13l,故重力做功WG=mgh=13mgl,重力做正功,重力勢(shì)能減少13mgl,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤.
10.【答案】C
【解答】
A.全過(guò)程中小物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,故A錯(cuò)誤;
B.物體的動(dòng)能先增大,后減小,小物體下落至高度h4時(shí),物體的動(dòng)能與h2時(shí)的動(dòng)能相同,由彈簧振子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知,在h4時(shí)加速度與h2時(shí)一樣大小為g,繼續(xù)下落至高度h5時(shí),此時(shí)物體的加速度大于g,故B錯(cuò)誤;
C.小物體下落至高度h4時(shí),物體的動(dòng)能與h2時(shí)的動(dòng)能相同,由彈簧振子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知,在h4時(shí)彈簧的彈力一定是重力的2倍;此時(shí)彈簧的壓縮量:Δx=2mgk,小物體從高度h2下降到h4,重力做功:W=mg·Δx=mg×2mgk,物體從高度h2下降到h4,重力做功等于彈簧的彈性勢(shì)能增加,所以小物體從高度h2下降到h【解答】A.圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過(guò)B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,所以圓環(huán)先做加速度運(yùn)動(dòng),再做減速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)B處的速度最大,此時(shí)加速度最小為零,所以加速度先減小后增大,故A錯(cuò)誤;B.研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C過(guò)程,由動(dòng)能定理得:mgh-Wf-W彈=0-0,在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A,則再次由動(dòng)能定理得:-mgh+WCD.由B中的公式得:W彈=14mv2-mgh,所以在C處,彈簧的彈性勢(shì)能為:mgh-14m13.【答案】AC
【解答】
AB.外力對(duì)物體所做的總功為1900J-100J=1800J,是正功,則根據(jù)動(dòng)能定理得:動(dòng)能增加1800J,故A正確,B錯(cuò)誤;
CD.重力對(duì)物體做功為1900J,是正功,則物體重力勢(shì)能減小1900J。故C正確,D錯(cuò)誤;
14.【答案】BC
【解答】
AC、小球接觸彈簧后,彈簧的彈力先小于重力,小球的合力向下,加速度也向下,與速度方向相同,故小球做加速運(yùn)動(dòng),因彈力逐漸增大,合力減小,加速度減??;隨著小球向下運(yùn)動(dòng),彈簧的彈力增大,當(dāng)彈簧的彈力大于重力后,小球的合力向上,加速度向上,與速度方向相反,小球做減速運(yùn)動(dòng),彈力增大,合力增大,加速度也增大;當(dāng)壓縮量最大時(shí),物體的速度減小為零,故A錯(cuò)誤,C正確;
B、在下落過(guò)程中,重力始終做正功,故重力勢(shì)能減小,彈力一直做負(fù)功,彈簧的彈性勢(shì)能一直增大,故B正確;
D、彈力對(duì)小球始終做負(fù)功,故D錯(cuò)誤。
15.【答案】(1)④①③②;(2)1.29;M。
【解答】
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先將物塊推到最左側(cè),測(cè)量壓縮量,再把紙帶向左拉直;先接通電源,穩(wěn)定后再釋放紙帶;故步驟為④①③②;
(2)由M紙帶可知,左側(cè)應(yīng)為與物塊相連的位置;由圖可知,兩點(diǎn)間的距離先增大后不變;故2.58段時(shí)物體應(yīng)脫離彈簧;則由平均速度可求得,其速度v=2.580.02×1
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