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1、重力勢能(40 分鐘100 分)一、選擇題(本題共8 小題,每小題7 分 ,共 56 分)1. 下列說法中正確的是()A.在地平面以下的物體重力勢能一定為負(fù)值B.質(zhì)量大的物體重力勢能一定大C.不同的物體中離地面最高的物體其重力勢能最大D.離地面有一定高度的物體其重力勢能可能為零【解析】 選 D 。 重力勢能具有相對性,其大小與零勢能面的選取有關(guān),所以在地平面以下的物體的重力勢能也不一定為負(fù)值,A 項(xiàng)錯(cuò)。而離地面有一定高度的物體的重力勢能也可能為零,D 項(xiàng)對。重力勢能的大小取決于物體質(zhì)量和所在的高度兩個(gè)因素 ,B、 C 項(xiàng)錯(cuò)誤。2 .某樓房升降機(jī)中有一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻減速上升

2、h高度時(shí)，物體增加的重力勢能為 ()A.mghB.mgh+mahC.mahD.mgh -mah【解析】選Ao重力勢能的增加量等于物體克服重力做的功，A對,B、C、D錯(cuò)。3 .如圖所示,某物塊分別沿三條不同的軌道由離地高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滑下重力做功多B.沿軌道2滑下重力做功多C.沿軌道3滑下重力做功多D.沿三條軌道滑下重力做的功一樣多【解析】選D 。重力做的功等于重力乘以物塊沿豎直方向的位移,因此物塊沿各個(gè)軌道滑下時(shí)重力做的功相同,故選D 。4 .在同一高度,把三個(gè)質(zhì)量相同的球A、 B、 C 分別以相等的速率豎直

3、上拋、豎直下拋和平拋,它們都落到同一水平地面上，則三個(gè)球在運(yùn)動(dòng)過程中，重力對它們做的功分別為 WA、WB、WC,重力的平均功率分別為PA、PB、PC,則它們的大小關(guān)系為()A.WA>WB=WC,PA>PB=PCB.WA=WB=WC,PA=PB=PCC.WA=WB=WC,PB>PC>PAD.WA>WB>WC,PA>PB>PC【解析】 選 C 。 由重力做功特點(diǎn)知 :WA=WB=WC; 從拋出到落地的時(shí)間,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)知:tB<tC<tA;由 P=得,PB>PC>PA,故 C 對。5 .(2017 廈門高一檢測)魔方，英文名為

4、Rubik' s Cube,又叫魔術(shù)方塊或魯比克方塊，是一種手部極限運(yùn)動(dòng)。通常泛指三階魔方。三階魔方形狀是正方體, 由有彈性的硬塑料制成。要將一個(gè)質(zhì)量為 m 、邊長為 a 的水平放置的勻質(zhì)三階魔方翻倒,推力對它做功至少為()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684173A.mgaB.C.D.【解析】選Do推力對物體所做的功，增加了物體的重力勢能，即WF=AEp, A Ep=mg(a -a)=mga,故選 D。6 . 物體做自由落體運(yùn)動(dòng), 其相對于地面的重力勢能與下落速度的關(guān)系如圖所示, 其中正確的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684174【解析】選Co若下落高度為h,則h=，減少的重力勢能為:mgh=mg=

5、mv2。相對于地面的重力勢 能為:Ep=mgh0-mgh=mgh0 -mv2,式中h0為起始高度，即Ep與v的關(guān)系圖象為開口向下的拋物 線的一部分,故 C 正確。7 .如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的物體，放在水平地面上，物體上方安裝一個(gè)長度為 L、勁度系數(shù)為k 的輕彈簧處于原長,現(xiàn)用手拉著彈簧上端的 P 點(diǎn)緩慢向上移動(dòng),直到物體離開地面一段距離,在這一過程中，P點(diǎn)的位移(開始時(shí)彈簧處于原長)是H,則物體重力勢能的增加量為()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684175A.MgHB.MgH+C.MgH-D.MgH -【解析】選C。物體離開地面時(shí),彈簧伸長x=,重物上升的高度h=H -x,重力勢能增加量Ep=Mgh=

6、MgH -,所以正確答案為C 。8 .(2017 廣元高一檢測)一條長為L、質(zhì)量為m的勻質(zhì)輕純平放在水平地面上，現(xiàn)在緩慢地把純 子提起來。設(shè)提起前半段繩子時(shí)人做的功為 W1,全部提起來時(shí)人做的功為 W2,則W1 ：W2等于 ()A.1 ： 1B.1 ： 2C.1 ： 3D.1 ： 4【解析】選 Do提起前半段繩子時(shí)人做的功W1=mg x L=mgL,提起全部繩子時(shí)人做的功為W2=mg l=mgL,W1 : W2=1 : 4。故選 D。二、 計(jì)算題(本題共2 小題 ,共 44 分。 要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9 .(22分)起重機(jī)以的加速度將質(zhì)量為 m的物體沿豎直方向

7、勻加速地提升高度h,則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少?物體克服重力做的功為多少?物體的重力勢能變化了多少?【解析】 由題意可知物體的加速度為a=, 方向豎直向上,物體上升的高度為h 。 根據(jù)牛頓第二定律可得 F-mg=ma, 所以 F=mg+ma=mg; 故拉力做的功為 WF=Fh=mgh 。重力做的功為 WG= -mgh, 即物體克服重力做的功為 mgh, 物體的重力勢能增加了 mgh 。 答案 :mgh mgh mgh10 .(22 分)如圖所示,有一質(zhì)量為m 、長為L 的均勻金屬鏈條,一半長度在光滑斜面上,斜面傾角為9，另一半長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)，

8、以斜面頂點(diǎn)為重力勢 能零點(diǎn),求 :世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684176(1) 開始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)面全部滑出斜面時(shí)重力勢能各多大?(2) 此過程中重力做了多少功?！窘馕觥?1) 開始時(shí),左邊一半鏈條重力勢能為Ep1 = - sin 8 ,右邊一半的重力勢能為Ep2=-;左右兩部分總的重力勢能為Ep=Ep1+Ep2= -mgL(sin 0 +1)鏈條從右側(cè)剛好全部滑出時(shí),重力勢能為Ep，=-mgL(3) 此過程重力勢能減少了A Ep=Ep-Ep' =mgL(3 -sin 0 ),故重力做的功為WG=mgL(3 -sin 0 )答案:(1)-mgL(1+sin 0) -mgL(2)mgL(3

9、-sin 0 )【能力挑戰(zhàn)區(qū)】1 .如圖所示,有一段長 1.8m, 質(zhì)量為 2.4kg 的鏈條 ,放在高 1.0m 的水平桌面上,有吊在桌面邊緣,以地面為零勢能參考平面，計(jì)算鏈條的重力勢能。(g取9.8m/s2)【解析】由于鏈條不在同一水平面內(nèi),計(jì)算重力勢能要將鏈條分為兩段:在桌面上,其重力勢能為:Ep1=m1gh1= X2.4X10X1.0J=16J,吊在桌邊,其重心高度為:h2=1.0m -0.3m=0.7m,WJ Ep2=m2gh2= X 2.4 X 10 X 0.7J=5.6J,所以 Ep=16J+5.6J=21.6J 。答案 :21.6J2 .如圖所示，桌面距地面0.8m,一物體質(zhì)量

10、為2kg,放在距桌面0.4m高的支架(圖上未畫出)上。(g取 10m/s2)世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)35684177(1) 以地面為參考平面,計(jì)算物體具有的重力勢能,并計(jì)算物體由支架下落到桌面的過程中,重力勢能變化了多少。(2) 以桌面為參考平面,計(jì)算物體具有的重力勢能,并計(jì)算物體由支架下落到桌面的過程中,重力勢能變化了多少?！窘馕觥?(1) 以地面為參考平面,物體的高度h1=(0.4+0.8)m=1.2m,因而物體具有的重力勢能為Ep1=mgh1=2 X10X1.2J=24J物體落至桌面時(shí),重力勢能Ep2=mgh2=2 X10X0.8J=16J物體重力勢能的變化量為AEp=Ep2-Ep1=16J -24J=-8J即重力勢能減少了 8J 。(2)以桌面為參考平面，物體距參考平面的高度h' 1=0.4m,因而物體具有的重力勢能為E' p1=mgh ' 1=2X 10X0.4J=8J物體落至桌面時(shí)，重力勢能E' p2=0物體重力勢能的變化量為AE' p=E' p2-E' p1 = -8J,即重力勢能減少了 8J 。答案 :(1)24J 減少了 8J (2)8J 減少了 8J