-8.2 重力势能 同步练习题

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名称 -8.2 重力势能 同步练习题
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文件大小 394.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-02-23 22:03:06

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文档简介

8.2 重力势能
一、单选题
1.某同学为配合值日生打扫地面,将凳子向上搬起后再缓慢放回原处,此过程中(  )
A.该同学对凳子一直做正功
B.该同学对凳子一直做负功
C.凳子重力势能先增大后减小
D.凳子重力势能变化与凳子速度大小有关
2.如图所示,撑杆跳是运动会中非常具有观赏性的比赛项目,用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性。运动员助跑时杆未发生形变,撑杆起跳后杆弯曲程度逐渐变大,到运动员水平越过横杆时,杆竖直且恢复原状。关于撑杆起跳到运动员越过横杆过程,下列说法正确的是(  )
A.杆的弹性势能先增大后减小 B.杆一直对运动员做负功
C.运动员越过横杆正上方时速度为零 D.以上说法均错误
3.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用木板平托一物块,保持这样的姿势在竖直平面内以速率按顺时针方向做半径为的匀速圆周运动。假设时刻物块在最低点且重力势能为零,关于物块从最低点运动到最高点的过程,下列说法正确的是(  )
A.物块在最高点受到木板的支持力为
B.物块的重力势能随时间的变化关系为
C.物块在最左侧点时,木板对物块的作用力方向竖直向上
D.物块在运动过程中的加速度不变
4.如图1所示,固定的粗糙斜面长为10m,一小滑块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑的过程中,小滑块的动能Ek随位移x的变化规律如图2所示,取斜面底端为重力势能的参考平面,小滑块的重力势能Ep随位移x的变化规律如图3所示,重力加速度g=10m/s2。根据上述信息能求出(  )
A.斜面的倾角
B.小滑块与斜面之间的动摩擦因数
C.小滑块下滑的加速度的大小
D.小滑块受到的滑动摩擦力的大小
5.物体在运动过程中,重力做功100J,则以下说法正确的是()
A.物体的高度一定升高了 B.物体的高度可能不变
C.物体的重力势能一定减少100J D.物体的重力势能一定增加100J
6.一个的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度,则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是()(  )
A.重力做功为 B.重力做了的负功
C.物体的重力势能一定减少 D.物体的重力势能一定增加
7.下列关于重力势能和弹性势能的相关说法中,正确的是(  )
A.重力势能与重力做功密切相关,重力做功与路径有关
B.抬高物体,物体具有重力势能,重力势能是地球上的物体单独具有的
C.弹簧只要有形变,就一定具有弹性势能
D.选择不同的参考平面,重力势能不相同,但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的
二、多选题
8.如图所示,桌子放于水平地面上,桌面高为h2,一质量为m的小球处于桌面上方h1高处的a点,若以桌面为参考平面,重力加速度为g,小球从a点下落到地面上的c点,下列说法正确的是(  )
A.小球在a点的重力势能为mgh1
B.小球在桌面b处的重力势能为mgh2
C.小球从a点下落至c点的过程中,重力势能减少mgh1
D.小球从a点下落至c点的过程中,重力势能减少mg(h1+h2)
9.一个质量是5kg的物体被人用手匀加速向上托高1m,g=10m/s2,下列说法中正确的是(  )
A.手对物体做功50J
B.合力对物体做功0J
C.物体克服重力做功50J
D.手对物体做正功,且大于50J
10.把一个物体竖直向上抛出去,该物体上升的最大高度是h,若物体的质量为m,所受的空气阻力大小恒为f,则在从物体被抛出到落回抛出点的全过程中(  )
A.重力所做的功为零
B.空气阻力所做的功为零
C.空气阻力做的功为2fh
D.物体克服空气阻力做的功为2fh
11.如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中(  )
A.重力做正功,弹力不做功
B.重力做正功,弹力做负功,弹性势能增加
C.若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后,重力做正功,弹力不做功
D.若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后,重力做功不变,弹力不做功
12.下列说法中正确的是(  )
A.地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值
B.重力做功的多少和重力势能的变化都与参考平面的选取无关
C.在不同高度的物体具有的重力势能可能相同
D.位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能
三、填空题
13.重为50N的物体,在恒定拉力作用下以1m/s2的加速度,竖直升高10m,此过程中物体的重力势能变化了_____J,拉力做功_____J.
14.A、B两物体的质量之比为1∶4,离同一参考平面的高度之比为8∶1,则两物体的重力势能之比为_________.如果两物体的质量比不变,重力势能之比为1∶2,则两物体对同一参考平面的高度之比为__________.
15.弹性势能是指发生形变的物体,由于___________而具有的____,这种能量叫弹性势能.
16.如图,篮球离开手时速度方向竖直向下,底部距离地面,与地面碰撞后恰好竖直反弹到离开手时的高度.已知篮球直径为,质量为.假设篮球运动过程中所受空气阻力恒为自身重力的0.05倍,不计与地面碰撞时动能的损失和篮球的形变.若以地面为零势能面,篮球离开手时,重力势能为__________;速度大小为__________.(结果保留两位有效数字)
四、解答题
17.某兴趣小组通过探究得到弹性势能的表达式为,式中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧伸长(或缩短)的长度,请结合弹性势能表达式计算下列问题。 放在地面上的物体上端系在劲度系数k=200N/m的弹簧上,弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上,如图所示,手拉绳子的另一端,当往下拉0.1m物体开始离开地面,继续拉绳,使物体缓慢升高到离地h=0.5m高处。 如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦,(g取10m/s2)。 求:
(1)弹簧弹性势能的大小;
(2)物体重力势能的增量;
18.如图所示,是一高的光滑轨道,末端与水平轨道相连.一质量的小物体从轨道端由静止释放,若物体与水平轨道间的动摩擦因数,重力加速度。
(1)求物体从到的过程中,重力势能的减少量;
(2)若在处,物体的速度方向改变时,损失了的动能,求小物体在水平轨道上运动的最大距离。
19.如图是地图上某小山包的等高线图,a、b、c为山包上的三个点在地图上的位置。
(1)若选择海平面为重力势能参考面,质量为的学生在a、b、c位置时的重力势能是多大?他从a位置上升到c位置,重力做了多少功?
(2)若选择的等高线所在平面为重力势能参考面,则质量为的学生在a、b、c位置时的重力势能是多大?他从a位置上升到c位置,重力做了多少功?
试卷第1页,共3页
试卷第6页,共6页
参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
AB.将凳子向上搬起过程中,同学对凳子的有向上的作用力,凳子向上运动,故同学对凳子做正功;放下过程,同学对凳子的力仍然向上,但运动方向向下;故同学对凳子做负功,AB错误;
CD.凳子重力势能变化与凳子重力做功有关,与凳子速度大小无关,凳子向上运动,重力做负功,重力势能增加,放下过程,重力做正功,重力势能减小,D错误C正确。
故选C。
2.A
【解析】
【详解】
ABD.运动员撑杆起跳后,杆弯曲程度先逐渐变大再减小,到运动员水平越过横杆时,杆竖直且恢复原状,所以杆的弹性势能先增大后减小,杆对运动员先做负功后做正功,A正确,B、D错误。
C.运动员越过横杆正上方时有水平方向的速度,C错误。
故选A。
3.B
【解析】
【详解】
A.物块在最高点时,根据牛顿第二定律
解得物块受到木板的支持力为
选项A错误;
B.物块的重力势能随时间的变化关系为
选项B正确;
C.物块在最左侧点时,木板对物块有竖直向上的支持力mg以及指向圆心方向的静摩擦力,则木板对物块的作用力方向不是竖直向上,选项C错误;
D.物块在运动过程中的加速度大小不变,但是方向不断变化,选项D错误。
故选B。
4.D
【解析】
【详解】
A.由图丙知斜面长10m,物体初重力势能为Ep1=100J。由图乙知末动能Ek2=25J。由
Ep=100-mgsinβ·x
和图丙的斜率知
mgsinβ=10
因为m未知所以不能求出斜面的倾角,因此求不出斜面的倾角,选项A错误。
D.由
Ek=(mgsinβ-μmgcosβ)x
图甲的斜率
mgsinβ-μmgcosβ=2.5
联立得
f=μmgcosβ=7.5
因此能够求出小滑块受到的滑动摩擦力的大小,选项D正确。
B.因为物体质量和倾角未知,所以不能求出动摩擦因数,因此求不出小滑块与斜面之间的动摩擦因数,选项B错误。
C.下滑的过程由牛顿第二定律知
mgsinβ-μmgcosβ=ma=2.5
物体的质量未知求不出a,因此求不出小滑块下滑的加速度的大小,选项C错误。
故选D。
5.C
【解析】
【详解】
AB.物体在运动过程中,重力做功100J,则物体高度降低,重力势能减小,故AB错误;
CD.重力做了100J功,物体重力势能减小100J,故D错误,C正确。
故选C。
6.C
【解析】
【详解】
重力做的正功
重力做的功等于重力势能的减少量,因此重力势能减少。
故选C。
7.D
【解析】
【详解】
A.重力势能与重力做功密切相关,重力做功与路径无关,只与初末位置有关,选项A错误;
B.抬高物体,物体具有重力势能,重力势能是地球与物体共有的,选项B错误;
C.弹簧只有发生弹性形变,才具有弹性势能,选项C错误;
D.选择不同的参考平面,重力势能不相同,但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的,选项D正确。
故选D。
8.AD
【解析】
【详解】
A. 以桌面为参考平面,小球在a点的重力势能为mgh1,A正确;
B. 小球在桌面b处的重力势能为0,B错误;
CD. 小球从a点下落至c点的过程中,重力势能减少mg(h1+h2),C错误,D正确。
故选AD。
9.CD
【解析】
【详解】
A D.物体向上做匀加速运动,手对物体的作用力且为恒力,故手对物体做的功
故A错误,D正确;
B.合力做功
故B错误;
C.重力做功
故C正确。
故选CD。
10.AD
【解析】
【详解】
A.物体被抛出到落回抛出点的全过程中,初、末位置相同,高度差为零,所以重力做功为零,故A正确;
BCD.在上升的过程中,空气阻力做功为-fh,在下降的过程中,空气阻力做功为-fh,则整个过程中空气阻力做功为-2fh,即物体克服空气阻力做的功为2fh,故BC错误,D正确。
故选AD。
11.BC
【解析】
【详解】
C.用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时,重力做正功,弹力不做功,C正确;
ABD.用弹簧拴住重物向下摆动时,弹簧要伸长,重物轨迹不是圆弧,弹力做负功,弹性势能增加,重力做正功,且做功比用细绳代替弹簧后做功多,AD错误,B正确。
故选BC。
12.BCD
【解析】
【详解】
A.重力势能的大小与零势能参考平面的选择有关,参考平面不同,同一物体在某一位置的重力势能也会不同,故不能说地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值, A错误;
B.重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关,与参考面的选取无关,而重力势能的变化等于重力做的功,B正确;
C.物体的重力势能具有相对性,由可知重力势能与质量和高度有关,因此不同高度的物体重力势能可能相同,C正确;
D.物体在零势能参考平面上时重力势能为零,物体位于参考平面以下时其重力势能小于零,物体位于参考平面以上时重力势能大于零, D正确。
故选BCD。
13. 500 550
【解析】
【详解】
试题分析:由重力计算公式求出重力势能的变化量;由牛顿第二定律求出拉力大小,然后由功的计算公式求出拉力做的功.
解:物体重力 G=50N,竖直上升的高度 h=10m,物体的质量为 m=5kg
重力势能增加了△EP=mgh=50×10=500J
物体以1m/s2的加速度上升10m,由牛顿第二定律得:
F﹣mg=ma,解得,拉力 F=55N,
拉力的功 W=Fh=55×10=550J;
故答案为500,550.
14. 2∶1 2∶1
【解析】
【详解】
A、B两物体的质量之比为1∶4,离同一参考平面的高度之比为8∶1,根据EP=mgh,则两物体的重力势能之比为2:1;如果两物体的质量比不变,重力势能之比为1∶2,根据EP=mgh,则两物体对同一参考平面的高度之比为2:1.
15. 弹力的相互作用 能
【解析】
【分析】
根据弹性势能的定义以及弹性势能的大小的决定因素进行解答;
【详解】
因为发生弹性形变的物体在恢复时会对别的物体做功,所以发生弹性形变的物体也具有能量,我们就把发生形变的物体,由于弹力的相互作用而具有的能量叫弹性势能,其大小取决于形变量和弹簧的劲度系数.
【点睛】
本题主要考查学生对:弹性势能的定义和弹性势能与弹性形变的关系的理解.
16. 3.6 1.0
【解析】
【详解】
篮球离开手时重力势能为:;
对整个过程,由能量关系:,解得v=1.0m/s.
【点睛】
此题要搞清整个过程中能量的转化关系;篮球初末两态的重力势能是相同的,则初态的动能等于整个过程中克服阻力做功.
17.(1)1J;(2)10J
【详解】
(1)物体缓慢升高过程,处于平衡状态,则有

则弹簧弹性势能的大小为
联立解得

(2))物体重力势能的增量为
18.(1);(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)减少的重力势能
解得
(2)在物体从到的过程中,由动能定理可得
在水平轨道上,再由动能定理可得
解得小物体在水平轨道上运动的最大距离
19.(1),,;;(2) ,0,,
【解析】
【详解】
(1)若选择海平面为重力势能参考面,学生在a、b、c位置时,则相应的重力势能为
他从a位置上升到c位置,重力做功为
(2)当选择的等高线所在平面为参考面时,学生在a位置时,他相对于重力势能参考面的高度
重力势能
学生在b位置时,因为就在重力势能参考面上,所以重力势能
学生在c位置时,他相对于重力势能参考面的高度
重力势能
从a位置上升到c位置,重力做的功等于重力势能增量的负值
答案第1页,共2页
答案第1页,共8页