8.2 重力势能 同步练习题(Word版含解析)

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名称 8.2 重力势能 同步练习题(Word版含解析)
格式 doc
文件大小 697.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-22 21:10:48

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文档简介

8.2 重力势能
一、单选题
1.一升降机在箱底装有若干个弹簧,如图所示。设在一次事故中,升降机的吊索在空中断裂,忽略摩擦力,则升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中(  )
A.升降机的加速度不断增大
B.弹簧弹力先做负功后做正功
C.弹簧弹力先做正功后做负功
D.升降机的重力势能一直减小
2.如图所示,一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时未接触水面,空气阻力忽略不计,运动员可视为质点,下列说法正确的是(  )
A.蹦极绳张紧后的下落过程中,运动员动能一直减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性势能一直变大
C.运动员整个下落过程中,重力势能的减小量大于重力所做的功
D.运动员整个下落过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关
3.下列说法正确的是(  )
A.地面上的物体的重力势能一定为零
B.质量大的物体的重力势能一定大
C.不同的物体,离地面越高,其重力势能越大
D.离地面有一定高度的物体的重力势能可能为零
4.质量为m的某同学在背越式跳高过程中,恰好越过距地面高度为h的横杆,不计空气阻力,重力加速度为g。则(  )
A.起跳阶段,地面对人的弹力做正功
B.离开地面上升过程中,重力势能增加mgh
C.从起跳最低点到上升最高点过程先超重后失重
D.刚接触海绵垫时,在竖直方向立即做减速运动
5.在离地面4米高的天花板下用一根长为1m的绳吊着一个10N的物体,若取地面为重力势能零势能面,则该物体的重力势能为(  )
A.10J B.30J C.40J D.无法确定
二、多选题
6.一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的过程中( )
A.地板对物体的支持力做正功
B.重力做正功
C.支持力对物体做功等于重力势能增加量
D.物体克服重力做功等于重力势能增加量
7.如图所示,小朋友在蹦床上跳跃翻腾,尽情嬉耍。在小朋友接触床面向下运动到最低点的过程中,下列说法正确的是(  )
A.重力对小朋友一直做正功 B.蹦床对小朋友的弹力先做负功后做正功
C.小朋友的机械能不变 D.小朋友的动能先增大后减小
8.如图,运动员跳伞将先后经历加速下降和减速下降两个过程,在这两个过程中,下列说法正确的是(  )
A.减速下降时,重力做的功等于系统重力势能的减小量
B.重力对系统先做正功后做负功
C.加速下降时,重力做的功大于系统重力势能的减小量
D.在相等的时间内,系统重力势能的减小量不一定相等
9.如图所示,排球比赛中运动员将排球从M点水平击出,排球飞到P点时,被对方运动员击出,球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点,N点与P点等高,轨迹的最高点Q与M等高,不计空气阻力,下列说法正确的有(  )
A.排球两次飞行过程中加速度相同
B.排球两次飞行过程中重力对排球做的功相等
C.排球离开M点的速率比经过Q点的速率大
D.排球到达P点时的速率比离开P点时的速率大
三、填空题
10.在离地面80m高处无初速释放一小球,小球质量m=0.2kg,不计空气阻力,取小球释放点所在水平面为参考平面,则在第2s末小球的重力势能为 ___________ J,在第3s内重力势能的变化量为 ___________ J。(g取10m/s2)
11.质量为m的物体,沿倾角为的光滑斜面由静止下滑,当下滑t时间重力势能减少量为________________。
12.橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比,即F = kx, k的值与橡皮筋的原长L、横截面积s有关,理论与实验都表明 ,其中Y是由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量。
① 在国际单位中,杨氏模量Y的单位应该是___________
A.N B.m C.N/m D.N/m2
② 小华通过实验测得该橡皮筋的一些数据,做出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示。由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k =___________N/m
③ 将橡皮筋拉长3cm的过程中克服橡皮筋弹力做的功为___________J
四、解答题
13.如图所示,一质量为、半径为的实心铁球(质量分布均匀)放在水平地面上,现从球中挖去一半径为的小球,挖去后的空穴与原球面相切于最低点。重力加速度大小为,以地面为参考平面,求挖去球后铁球的重力势能。
14.如图,一劲度系数的轻质弹簧两端分别焊接着A、B两物体,,直立于水平地面而静止,现给物体加一个竖直向上的力,使缓慢向上运动,直到B刚要离开地面。设整个过程弹簧都处于弹性限度内,。
(1)B刚要离地时的弹性势能与最初的弹性势能相比,大小关系如何?(不用定量计算)
(2)求整个过程中,物体克服重力做的功?
15.如图所示,质量为50kg的跳水运动员从10m高跳台上以4m/s的速度斜向上起跳,最终落入水中。若忽略运动员的身高,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)以水面为参考平面,运动员在跳台上具有的重力势能;
(2)运动员从起跳到入水的全过程,重力所做的功。
16.质量为50kg的人沿着长、倾角为的坡路走上一个土丘,重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?
17.如图所示,一质量为m、半径为r、体积为V的铁球,用一细线拴住,慢慢地放入横截面积为S、深度为h的水中。已知水的密度为,则铁球从刚与水面接触至与杯底接触的过程中,铁球与水的重力势能分别变化了多少?水与铁球组成的系统总的重力势能变化了多少?
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共2页
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
A.升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中,弹簧弹力不断增大,当弹簧弹力小于升降机重力时,升降机具有向下的加速度,当弹簧弹力与升降机重力大小相等时,升降机加速度为零,当弹簧弹力大于升降机重力时,升降机具有向上的加速度,所以升降机的加速度先减小至零,再反向增大,故A错误;
BC.升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中,弹簧弹力方向与升降机速度方向始终相反,所以弹簧弹力始终做负功,故BC错误;
D.升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中,重力对升降机一直做正功,重力势能一直减小,故D正确。
故选D。
2.B
【详解】
蹦极绳张紧后的下落过程中,开始时弹力小于重力,速度逐渐增大,当弹力等于重力时,速度达到最大,之后弹力大于重力,速度逐渐减小,直到为零,所以动能先变大后变小,弹力一直做负功,弹性势能一直增加,整个下落过程中,重力势能的减小量等于重力所做的功,重力势能的改变量只与高度差有关,与重力势能的零势能点选取没有关系。
故选B。
3.D
【解析】
【详解】
A.如果不选择地面为零势能面,地面上的物体的重力势能不等于零,A错误;
B.如果物体位于零势面上,无论质量大小,重力势能都等于零,B错误;
C.不同的物体,离地面越高,其重力势能不一定越大,质量相等的不同的物体,离地面越高,其重力势能越大,C错误;
D.如果选择物体所在的位置为零势面,该物体的重力势能等于零,所以离地面有一定高度的物体的重力势能可能为零,D正确。
故选D。
4.C
【详解】
A.该同学起跳脚蹬地的过程中,地面对人的弹力方向上没位移,所以弹力不做功,故A错误;
B.上升过程中,人的重心上升的高度小于h,则重力势能增加量小于mgh,故B错误;
C.从起跳最低点到上升最高点过程该同学先加速运动离地后做减速运动,即加速度先向上然后向下,则先超重后失重,故C正确;
D.刚接触海绵垫时,重力大于海绵的弹力,先做加速运动,当重力小于海绵的弹力后做减速运动,故D错误。
故选C。
5.B
【详解】
物体的重力势能为
故选B。
6.AD
【解析】
【详解】
AB.物体向上运动,位移方向向上,所以支持力做正功,重力做负功,选项A正确,B错误;
C.升降机加速上升时,支持力大于重力,支持力做功不等于克服重力做功,也就不等于重力势能增加量,C错误;
D.根据重力做功和重力势能变化的关系,D正确。
故选AD。
7.AD
【详解】
A.在下落过程中重力一直向下,与运动方向相同,故重力一直做正功,故A正确;
B.在小朋友接触床面向下运动到最低点的过程中,床面对小朋友的弹力一直向上,而位移向下,所以弹力一直做负功,故B错误;
C.由于弹力做负功,故小朋友的机械能一定减小,故C错误;
D.弹力从零开始逐渐增大,弹力先小于重力,后大于重力,小朋友的合力先向下后向上,速度先增大后减小,所以小朋友的动能先增大后减小,故D正确。
故选AD。
8.AD
【详解】
AC.因为重力做正功,重力势能减小,其数值相等,所以无论以什么运动状态运动,重力做功都等于系统重力势能的减小量,故A正确,C错误;
BD.因为一直下降,重力一直做正功,由于物体在相等的时间内下降的高度不定相等,所以重力做的功不一定相等,系统重力势能的减小量不一定相等,故B错误,D正确;
故选AD。
9.ACD
【解析】
【详解】
A.不计空气阻力,排球在空中的抛体运动只受重力而做匀变速曲线运动,加速度均为重力加速度g,故A正确;
B.设排球的抛体高度为h,第一次从M到P,重力做正功为
第二次做斜上抛运动从P到Q到N点,重力做功为零,故B错误;
C.排球从M到P和从Q到N都是平抛运动,在M、P点均只有水平方向的速度,高度h相同,由知运动时间相同,但,由可推出离开M点的速度大于经过Q点的速度,故C正确;
D.将排球从P到Q的斜上抛运动由逆向思维法可看成从Q到P的平抛,则由M到P和Q到P的平抛运动比较,运动高度相同,则运动时间相同,竖直分速度一样,但M到P的水平位移大,则水平速度较大,由
可知从Q到P的末速度大小大于从P到Q的初速度大小,故D正确。
故选ACD。
10. 40 50
【解析】
【分析】
小球做自由落体运动,根据
求出下落的高度,再根据
求解重力势能。重力势能的变化量等于重力做功的负值。
【详解】
选取零势能参考平面,在第2s末小球所处的高度为
此时小球的重力势能为
第3s内小球下落的高度为
在第3s内重力势能的变化量
11.
【解析】
【详解】
物体下滑的加速度
下滑时间时,物体下滑的距离
下滑的高度
则物体重力势能的减少量为
12. D 500 0.225
【详解】
①由公式 变形得
所以Y的单位为
故选D。
②由图像可得
③[3]拉长3cm时弹力大小为
由于弹力与伸长量成正比,克服弹力做功为
13.
【详解】
挖去的球的半径是铁球半径的一半,根据
知,其质量是铁球质量的,所以挖去的球的质量
挖去球前,铁球的重力势能
挖去的球在原位置处的重力势能
所以挖去球后铁球的重力势能
14.(1)初状态的弹性势能大于末状态的弹性势能;(2)
【详解】
(1)初始状态弹簧弹力等于的重力,末状态弹簧弹力等于B的重力,由,所以弹簧初始状态的形变量大于末状态的形变量,弹性势能与形变量有关,故初状态的弹性势能大于末状态的弹性势能;
(2)设弹簧在初状态的压缩量为,末状态的伸长量为,根据胡克定律有
代入数据得

代入数据得
的位移为
物体克服重力做功
15.(1)5000J;(2)5000J
【详解】
(1)以水面为参考平面,则水平面处重力势能为0,运动员在跳台上的重力势能为
(2)运动员从起跳到入水的全过程,重力所做的功为
16.-37500J,37500J,37500J
【解析】
【分析】
【详解】
重力对他做功为
W=-mgh=-50×10×150×sin30°=-37500J
他克服重力做功为
W=mgh=50×10×150 ×sin30°=37500J

W G=-△E P
可知重力势能增加37500J。
17.减少了mgh,增加了
【解析】
【详解】
铁球下落到杯底的过程中,铁球重力势能的变化
即重力势能减少了mgh。
此过程水面上升了,因为上升的水的体积等于铁球的体积,所以有
上升的水的质量
故水的重力势能增加了
水与铁球组成的系统总的重力势能变化
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页