2024年新教材高中物理課時素養(yǎng)評價十五重力勢能含解析新人教版必修2

PAGE8-重力勢能(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分)1.關(guān)于重力做功、重力勢能改變的說法正確的是 ()A.當(dāng)物體向下運動時,重力對物體做負(fù)功B.當(dāng)物體向下運動時,重力勢能增大C.當(dāng)物體向上運動時,重力勢能增大D.當(dāng)物體向上運動時,重力對物體做正功【解析】選C。當(dāng)物體向下運動時,由于重力和位移方向相同,故重力對物體做正功,故A錯誤;當(dāng)物體向下運動時,重力做正功,重力勢能減小,故B錯誤;物體向上運動時,重力向下,位移方向向上,故重力做負(fù)功,重力勢能增大,故C正確,D錯誤。2.一個200g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度,則整個過程中(g取10m/s2) ()A.重力做功為3.6JB.重力做了1.1J的負(fù)功C.球的重力勢能肯定削減1.1JD.球的重力勢能肯定增加2.5J【解析】選C。整個過程中,物體的高度下降了h=1.8m-1.25m=0.55m;則重力對物體做正功為:W=mgh=0.2×10×0.55J=1.1J;而重力做功多少等于重力勢能的減小量,故小球的重力勢能肯定削減1.1J,故C正確,A、B、D錯誤。3.起跳摸高是同學(xué)們常常進(jìn)行的一項活動。某學(xué)生身高1.80m,質(zhì)量70kg,他站立舉臂,手指摸到的高度為2.10m。在一次摸高測試中,假如他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同時舉臂,離地后手指摸到的高度為2.55m。設(shè)他從蹬地到離開地面所用的時間為0.7s。不計空氣阻力(g取10m/s2),離地后該同學(xué)跳起后增加的重力勢能最大值是 ()A.1260JB.1470JC.315JD.1785J【解析】選C。人的重心上升的高度為:Δh=2.55m-2.10m=0.45m,故該同學(xué)跳起后增加的重力勢能最大值是:Ep=mgΔh=70×10×0.45J=315J。C正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,斜坡式自動扶梯將質(zhì)量為50kg的小華從地面送到4m高的二樓,g取10m/s2,在此過程中小華的 ()A.重力做功為2000J,重力勢能增加了2000JB.重力做功為-2000J,重力勢能增加了2000JC.重力做功為2000J,重力勢能減小了2000JD.重力做功為-2000J,重力勢能減小了2000J【解析】選B。重力做功為W=-mgh=-50×10×4J=-2000J,即克服重力做功2000J,重力勢能增加了2000J,故A、C、D錯誤,B正確。4.如圖,不行伸長的細(xì)繩長為L,一端固定于O點,另一端系一質(zhì)量為m的小球。將小球從與O點等高位置無初速度釋放,若以O(shè)點所在的平面為參考面,則小球擺到最低點時的重力勢能為 ()A.0B.mgLC.2mgLD.-mgL【解析】選D。以O(shè)點為零勢能面,故最低點相對于參考平面的高度為-L,故最低點處的重力勢能為-mgL,故D正確,A、B、C錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】自然現(xiàn)象中隱藏著很多物理學(xué)問。如圖所示,某人從側(cè)下方緩慢推一個盛水袋的袋壁使它變形,則水的勢能 ()A.不變 B.變大C.變小 D.不能確定【解析】選B。從側(cè)面緩慢推袋壁使它變形,人對水袋做功,水袋上升,水的重力勢能增大,故B正確,A、C、D錯誤。5.質(zhì)量分別為m1和m2的兩個物體用一個未發(fā)生形變的彈簧連接,如圖所示,讓它們從高處同時自由下落,則下落過程中彈簧發(fā)生的形變是(不計空氣阻力)()A.若m1>m2,則彈簧將被壓縮B.若m1<m2,則彈簧將被拉長C.只有m1=m2,彈簧才會保持原長D.無論m1和m2為何值,彈簧長度均不變【解析】選D。讓它們從高處同時自由下落,穩(wěn)定時兩個物體的加速度相同,設(shè)為a。以兩個物體組成的整體為探討對象,由牛頓其次定律得:(m1+m2)g=(m1+m2)a,解得:a=g;再對隨意一個物體探討可知,物體的合力都等于物體的重力,所以彈簧處于原長狀態(tài),彈簧長度均不變,與兩個物體的質(zhì)量大小無關(guān),故D正確。6.如圖所示,質(zhì)量為m的跳高運動員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度,該高度比他起跳時的重心高出h,則他從起跳后至越過橫桿的過程中克服重力所做的功,下面說法正確的是 ()A.都必需大于mghB.都不肯定大于mghC.用背越式不肯定大于mgh,用跨越式必需大于mghD.用背越式必需大于mgh,用跨越式不肯定大于mgh【解析】選C。從起跳后至越過橫桿的過程中,跨越式跳高時運動員克服重力所做的功肯定大于mgh,而背越式跳高時不肯定大于mgh,也可以小于mgh,也可以等于mgh。故A、B、D錯誤,C正確。二、計算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位)7.(14分)如圖所示,質(zhì)量為m的小球,用一長為l的細(xì)線懸于O點,將細(xì)線拉直成水平狀態(tài),并給小球一個向下的速度讓小球向下運動,O點正下方D處有一釘子,小球運動到B處時會以D為圓心做圓周運動,并經(jīng)過C點,若已知OD=23l,則小球由A點運動到C點的過程中,重力勢能削減了多少?重力做功為多少【解析】從A點運動到C點,小球下落h=13l故重力做功WG=mgh=13mgl重力勢能的改變量ΔEp=-WG=-13mg負(fù)號表示小球的重力勢能削減了。答案:13mgl138.(16分)如圖所示,質(zhì)量為m的物體,放于水平面上,物體上豎直固定一原長為L、勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧?，F(xiàn)用手拉住彈簧上端P緩慢向上提,使物體離開地面上升一段距離。在這一過程中,若P端上移的距離為H,則物體重力勢能的增加量為多大? 【解析】物體在向上運動的過程中彈簧的伸長量為:x=mg則物體上升的高度為:h=H-x=H-mg則物體重力勢能的增加量為:ΔEp=mgh=mg(H-mgk)=mgH-答案:mgH-m(15分鐘40分)9.(6分)如圖所示,輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為k,小球所受重力為G,平衡時小球在A處。今用力F豎直向下壓小球使彈簧縮短x,讓小球靜止在B處,則()A.小球在A處時彈簧的彈性勢能較大B.小球在A處時彈簧的彈力為零C.小球在B處時彈簧的彈性勢能較大D.小球在B處時彈簧的彈力為kx【解析】選C。彈簧壓縮量越大,彈性勢能越大,則知小球在A處時彈簧的彈性勢能較小,在B處時彈簧的彈性勢能較大。故A錯誤,C正確;小球處于A位置時,保持靜止?fàn)顟B(tài),受重力和彈力,二力平衡,故彈力等于重力,彈力不等于零,且有mg=kx1①,故B錯誤;小球處于B位置時,保持靜止?fàn)顟B(tài),受重力、壓力F和彈簧彈力,依據(jù)共點力平衡條件有:F+G=F彈②依據(jù)胡克定律,有:F彈=k(x1+x)③由①③兩式解得:F彈=G+kx,故D錯誤。10.(6分)運動員跳傘將經(jīng)驗加速下降和減速下降兩個過程,將人和傘看成一個系統(tǒng),在這兩個過程中,下列說法正確的是 ()A.阻力對系統(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,重力做的功大于系統(tǒng)重力勢能的削減量D.隨意相等的時間內(nèi)重力做的功相等【解析】選A。下降過程中,阻力始終與運動方向相反,做負(fù)功,A正確;加速下降時合力向下,減速下降時合力向上,B錯誤;下降時重力做的功等于重力勢能削減量,C錯誤;由于隨意相等的時間內(nèi)下落的位移不等,所以,隨意相等時間內(nèi)重力做的功不等,D錯誤。故選A。11.(6分)(多選)質(zhì)量為m的物體從地面上方H高處無初速度釋放,落在地面后出現(xiàn)一個深度為h的坑,如圖所示,則整個過程中 ()A.重力對物體做功為mgHB.物體的重力勢能削減了mg(H+h)C.重力對物體做的功為mg(H+h)D.物體的重力勢能削減了mgH【解析】選B、C。在整個過程中,物體下落的高度為(H+h),則重力對物體做的功為mg(H+h),故A錯誤,C正確;依據(jù)重力做功多少物體的重力勢能就削減多少,可知物體的重力勢能削減了mg(H+h),故B正確,D錯誤。12.(22分)兩個底面積都是S的圓桶放在同一水平面上,桶內(nèi)裝水,水面高度分別為h1和h2,如圖所示。已知水的密度為ρ?，F(xiàn)把連接兩桶的閥門打開,不計摩