2022年高一物理 第6單元：達(dá)標(biāo)訓(xùn)練（5、重力勢能）(有解析) 大綱人教版

2022年高一物理 第6單元：達(dá)標(biāo)訓(xùn)練（5、重力勢能）(有解析) 大綱人教版基礎(chǔ)·鞏固1.下列說法中正確的是（）A.地球上的任何一個(gè)物體的重力勢能都有一個(gè)確定的值B.從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或下拋，落到地面上時(shí)，物體的重力勢能的變化是相同的C.在不同高度的物體具有的重力勢能可能相同D.位于零勢能參考平面以下的物體的重力勢能一定小于在零勢能參考平面以上的物體的重力勢能解析：本題考查對重力勢能、重力勢能變化等概念的理解.其中，對重力勢能相對性的認(rèn)識與理解是關(guān)鍵.重力勢能的大小與零勢能參考平面的選擇有關(guān)，參考平面不同，同一物體在某一位置的重力勢能也會不同，故不能說地球上的任何一個(gè)物體的重力勢能都有一個(gè)確定的值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.因?yàn)槟骋晃矬w（設(shè)質(zhì)量為m）從同一高度h處拋出落到地面時(shí)，物體重力勢能的變化Ep=Ep2-Ep1=0-mgh=-mgh，僅與m、h有關(guān)，與做什么樣的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，所以選項(xiàng)B正確.因?yàn)橹亓菽蹺p=mghmh，所以當(dāng)質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體在不同高度h1、h2處，若m1h1=m2h2，則它們具有的重力勢能相同，選項(xiàng)C正確.因?yàn)槲矬w在零勢能參考平面上時(shí)重力勢能為零，物體位于參考平面以下時(shí)其重力勢能小于零，物體位于參考平面以上時(shí)重力勢能大于零，所以選項(xiàng)D正確.答案：BCD2.關(guān)于重力做功和物體重力勢能的變化，下列說法中正確的是（）A.當(dāng)重力對物體做正功時(shí)，物體的重力勢能一定減少B.當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢能一定增加C.重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)D.重力勢能的變化量與參考平面的選取有解析：根據(jù)重力做功的特點(diǎn)及重力勢能的定義可知選項(xiàng)A、B、C都是正確的.答案：ABC3.質(zhì)量為2 kg的小物體從高為3 m、長為6 m的斜面頂端由靜止開始下滑，如圖7-5-10所示，滑到底端時(shí)速度為6 m/s，取g=10 m/s2.則物體在斜面上下滑到底端的過程中 （）圖7-5-10A.重力對物體做功60 JB.物體克服摩擦力做功36 JC.合力對物體做功36 JD.物體的重力勢能增加60 J解析：依據(jù)重力做功與重力勢能變化間的關(guān)系及動(dòng)能定理綜合分析求解.由WG=mgh=-Ep，可求得重力做功60 J，物體重力勢能減少60 J.由動(dòng)能定理可知，物體克服摩擦力所做的功，合力所做的功為W合=36 J.答案：AC4.在水平面上豎直放一個(gè)輕質(zhì)彈簧，有一物體從它的正上方自由落下，落在彈簧上并壓縮彈簧，當(dāng)物體的速度減為零時(shí)（）A.物體的重力勢能最大B.物體的動(dòng)能最大C.彈簧和物體具有的彈性勢能最大D.彈簧和物體具有的彈性勢能最小解析：可從動(dòng)能、重力勢能及彈性勢能的表達(dá)式切入分析，明確動(dòng)能、勢能、彈性勢能的大小分別與速度、高度及彈簧形變的大小相對應(yīng).當(dāng)物體落在彈簧上并壓縮彈簧而速度減為零時(shí)，物體處在最低位置，重力勢能最小，動(dòng)能為零，彈簧的壓縮量最大.因而選項(xiàng)C正確，其余選項(xiàng)都不正確.答案：C5.一質(zhì)量為m的小球，用長為L的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力F作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如圖7-5-11所示.則水平力F所做的功為（）圖7-5-11A.mgLcosB.mgL（1-cos）C.FLsin D.FL解析：依據(jù)動(dòng)能定理可知合力做功為零，故變力F做的功等于重力所做功.根據(jù)動(dòng)能定理，由于小球的動(dòng)能沒有變化，拉力F的功等于小球重力勢能的增加，即WF=mgL（1-cos）.答案：B6.如圖7-5-12所示，一質(zhì)量為m、邊長為A的長方體物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1.為使它水平移動(dòng)距離A，可以用將它翻倒或向前緩慢平推兩種方法，則下列說法中正確的是（）圖7-5-12A.將它翻倒比平推前進(jìn)做功少B.將它翻倒比平推前進(jìn)做功多C.兩種情況做功一樣多D.兩種情況做功多少無法比較解析：翻倒過程中，外力克服重力所做的功等于重力勢能的增加，可通過重心的變化求取重力勢能的變化量，進(jìn)而求得外力所做的功.使物塊水平移動(dòng)距離a，需將它翻倒一次，需克服重力做功，使其重心位置由離地增加到，所以至少需做功；而緩慢平推需做功.答案：B7.物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，則（）A.重力做功為50 JB.物體的重力勢能一定增加了50 JC.物體的動(dòng)能一定減少50 JD.重力做了50 J的負(fù)功解析：重力做功會使物體的重力勢能發(fā)生改變：WG0，重力勢能Ep減少；WG0，物體克服重力做功，重力勢能Ep增加；WG=0，重力勢能Ep不變；且重力做多少功，重力勢能就變化多少.答案：BD給合·應(yīng)用8.如圖7-5-13所示，底面積為2a2的兩個(gè)圓柱形容器，底部用細(xì)管連接，左邊容器的水面浮著一個(gè)邊長為a的正方形木塊，木塊的一半浸在水中.現(xiàn)將木塊慢慢提出水面，則容器中水的重力勢能減少了.圖7-5-13解析：可用等效法解.提出木塊，設(shè)想水不流動(dòng)，僅左邊水面達(dá)到水平，重力勢能減少.然后水流動(dòng)，左右兩邊水面達(dá)到水平，重力勢能又減少，故重力勢能共減少.答案：9.如圖7-5-14所示，礦井深100 m，用每米質(zhì)量為1 kg的鋼索把質(zhì)量為100 kg的機(jī)器從井底提到井口，至少應(yīng)該做多少功？（機(jī)器可視為質(zhì)點(diǎn)，取g=10m/s2）圖7-5-14解析：所做的功至少等于機(jī)器及鋼索增加的重力勢能，即=100×10×100 J+100×10×50 J=1.5×105 J.10.在離水平地面45 m的高處以10 m/s的初速度沿水平方向拋出一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的小球，不計(jì)空氣阻力，求：（1）在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力勢能的改變量之比Ep1Ep2Ep3是多少？（2）在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的動(dòng)能變化量之比Ek1Ek2Ek3是多少？（3）設(shè)物體在地面上的重力勢能為零，在什么高度處重力勢能和動(dòng)能相等？（取g=10 m/s2）解析：（1）因?yàn)樽銎綊佭\(yùn)動(dòng)的物體沿豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)下降高度之比h1h2h3=135，所以在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力所做正功之比為W1W2W3=mgh1mgh2mgh3=135，由重力做功與重力勢能變化的關(guān)系可知，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力勢能的減少量之比Ep1Ep2Ep3=W1W2W3=135.（2）由動(dòng)能定理知，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)動(dòng)能的增加量之比等于相應(yīng)時(shí)間內(nèi)合力做功之比，即Ek1Ek2Ek3=W1W2W3=135.（3）設(shè)在離地高度h處重力勢能與動(dòng)能相等，mgh=Ek，對物體自拋出至到達(dá)該處應(yīng)用動(dòng)能定理有：二式聯(lián)立得.11.盤在地面上的一根不均勻的金屬鏈重30 N，長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做多少功？（取g=10 m/s2）解析：設(shè)繩子的重心離乙端距離為x m，則當(dāng)乙端剛離開地面時(shí)有m.則繩子的重心離甲端為m，當(dāng)甲端剛離開地面時(shí)，具有的重力勢能為20 J，可知從乙端緩慢提至甲端恰好離地做功20 J.12.如圖7-5-15所示，一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為r、體積為V的鐵球，用一細(xì)線拴住，慢慢地放入截面積為S、深度為h的水中.已知水的密度為，求（1）鐵球從剛與水面接觸至與杯底接觸的過程中，水與鐵球的重力勢能分別變化了多少？（2）水與鐵球組成的系統(tǒng)總的重力勢能變化了多少圖7-5-15解析：（1）鐵球在下落過程中重力做了正功：WG=mgh，所以，鐵球的重力勢能減少了mgh；當(dāng)鐵球全部浸入水中后，水的重心上升了，再克服重力做功：,所以，水的策略熱能增加了.（2）鐵球與水總的重力勢能減少了.13.(全國理綜)如圖7-5-16所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R5.0 m，軌道在C處與水平地面相切.在C處放一小物塊，給它一水平向左的初速度v05 m/s，結(jié)果它沿CBA運(yùn)動(dòng)，通過A點(diǎn)，最后落在水平面上的D點(diǎn)，求C、D間的距離s.取重力加速度g10 m/s2.圖7-5-16解析：設(shè)小物塊的質(zhì)量為m，過A處時(shí)的速度為v，由A到D經(jīng)歷的時(shí)間為t，有s=vt由式并代入數(shù)據(jù)得s=1 m.