8.2重力势能(Word版含答案)

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名称 8.2重力势能(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 610.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-04-20 06:48:52

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文档简介

人教版必修第二册 8.2 重力势能
一、单选题
1.质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s,如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,弹簧弹力对物体所做的功为(  )
A.μmg(s+x)-
B.μmgx-
C.-μmgs
D.-μmg(s+x)
2.关于重力做功和重力势能的变化,下列叙述正确的是(  )
A.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段重力做负功,重力势能减少
B.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段重力做正功,重力势能增加
C.做平抛运动的物体,重力势能不变
D.只要物体的高度降低,其重力势能一定在减少
3.关于弹性势能,下列说法中正确的是(  )
A.只要发生形变物体就具有弹性势能
B.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
C.当弹簧的弹力做正功时,弹性势能增加
D.弹性势能必须通过弹力做功来改变
4.将一个物体由地面上方的A点移至低于地面的B点,选地面为重力势能的零势能面,下列说法正确的是( )
A.重力做功与运动过程中是否存在阻力有关
B.物体在A点的重力势能与在B点的重力势能方向相反
C.物体由A点移至B点的过程中,沿直线或曲线运动重力做功可能不同
D.物体由A点移至B点的过程中,重力做的功等于重力势能的减少量
5.请阅读下列材料,回答问题
电动机
电动机(Motor)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)电动机主要由定子与转子组成,通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。现有一台电动机工作时的输出功率是,要用它匀速提升的货物,提升的高度为。重力加速度取。
整个过程中,货物增加的重力势能为(  )
A. B.
C. D.
6.某同学把普通高中物理课本《必修二》从地板捡起放回课桌上,在此过程中,课本重力势能的增加量约为(  )
A.0.3J B.3J C.30J D.300J
7.质量为0.5kg的小球,从桌面以上h1=0.4m的A点落到地面的B点,桌面高h2=0.8m。以桌面为参考平面,g取10m/s2,下列说法正确的是(  )
A.小球在A点的重力势能为6J
B.小球在B点的重力势能为4J
C.小球从A点下落到B点的过程中重力势能减少了6J
D.小球从A点下落到B点的过程中重力做的功为-6J
8.如图所示,某段滑雪雪道倾角为,总质量的滑雪运动员从距底端高为处的雪道上由静止开始匀加速下滑,所受阻力为,g取,运动员从上向下滑到底端的过程中, 重力所做的功为(  )
A.4500 J B.5500 J C.5000 J D.6000 J
9.如图所示,质量为m的小球,从A点下落到地面上的B点,若以桌面为参考平面,下列说法正确的是(  )
A.小球在A点的重力势能为
B.小球在B点的重力势能为
C.整个下落过程中小球的重力势能减少
D.整个下落过程中小球的重力势能减少
10.如图所示,上端开口,粗细均匀的U型管的底部中间有一阀门,开始阀门关闭,两管中的水面高度差为h,现将阀门打开,最终两管水面相平,则这一过程中(  )
A.大气压做正功,重力做负功,水的内能不变
B.大气压不做功,重力做正功,水的内能增大
C.大气压不做功,重力做负功,水的内能增大
D.大气压做负功,重力做正功,水的内能不变
11.在体能测试跳绳时,质量为50kg的某同学一分钟跳了150次,若他每次跳起时,重心上升的高度约为,则他一分钟内克服重力做功的大小约为(  )
A.2500J B.3675J C.7500J D.375000J
12.袋鼠跳是一项很有趣的运动。如图所示,一位质量的老师参加袋鼠跳游戏,全程,假设该老师从起点到终点用了相同的10跳,每一次跳起后,重心上升最大高度为。忽略空气阻力,下列说法正确的是(  )
A.该老师起跳时,地而对该老师做正功
B.该老师每跳跃一次克服重力做功的功为
C.该老师从起点到终点的时间可能是
D.该老师从起点到终点的时间可能是
13.重5N的滑块从长为1m、倾角为37°的斜面顶端滑至底端,这一过程中重力做功(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(  )
A.5J B.4J C.3J D.0
14.北京冬奥会的成功举办点燃了全国人民的冰雪运动热情。如图所示是济南南部山区某滑雪场的滑雪场景,某同学从坡形雪道上M点由静止开始沿直线下滑至N点,滑雪过程中阻力恒定不变,将该同学看作质点,选取N点所在位置为零势能点,则下滑过程中该同学的重力势能和动能相等的位置在(  )
A.MN连线中点处 B.MN连线中点的下方
C.MN连线中点的上方 D.条件不足,无法确定
15.某物体在运动过程中,若物体的重力做了100J的正功,则下列说法正确的是(  )
A.一定有100J的重力势能转化为重力做功
B.必定有100J的重力势能转化为物体的动能
C.物体的重力势能一定减少了100J
D.因未选定参考平面,故无法判知重力势能的变化
二、填空题
16.质量为1kg的物体自足够高处由静止自由落下(不计空气阻力),g取10m/s2,在下落3s的时间内物体下落的高度h=_____m。在下落3s的时间内重力对物体所做的功WG=_____J。
17.质量为2kg的物体,从高空某点自由下落,经1秒钟后物体的机械能为零,g取10m/s2,则开始下落时物体的重力势能为__ J,再经1秒钟物体的重力势能为___J.
18.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,同时他克服阻力做功100J,则韩晓鹏的重力势能减小了________J,动能增加了________J。
三、解答题
19.大型货车是目前交通运输的重要工具,货车进站卸货时,利用固定斜面从货车上卸货,既可减轻劳动强 度,又有便捷、安全的特点。如图所示,若车厢底板离地高度为h = 1.5m,斜面倾角α=30°,每包货物的质量m=50 kg,货物与斜面间的动摩擦因数μ= 0. 2,求利用斜面让一包货物从车厢上滑到地面的过程中货物受到的各个力对货物所做的功以及合外力对货物做的功。(货物可视为质点,取g=10 m/s2)
20.如图所示,质量均匀的链条放在光滑的水平桌面上,链条全长l,质量为m,有的长度悬于桌面下。链条由静止开始下滑,设桌面的高度大于l,则从链条开始下滑到刚离开桌面的过程中重力势能改变了多少?重力做功多少?(重力加速度大小为g)
21.如图所示,竖直向上抛出质量为m的小球,小球上升的最大高度为h,上升和下降过程中,空气阻力的大小均为F,则从抛出至回到出发点的过程中,重力对小球做的功为多少?空气阻力对小球做的功为多少?
22.在水平地面上放一个竖直轻弹簧,弹簧上端与一质量的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力,使木块缓慢向下移动,力做功,此时木块再次处于平衡状态,力的大小为,如图所示.求:(取)
(1)在木块下移的过程中弹性势能的增加量;
(2)弹簧的劲度系数。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】
由动能定理得
W-μmg(s+x)=0-m
故弹簧弹力对物体做功
W=μmg(s+x)-m
故A正确,BCD错误。
2.D
【详解】
AB.做竖直上抛运动的物体,在上升阶段,重力做负功,重力势能不断增加,故AB错误;
C.做平抛运动的物体,重力做正功,重力势能在不断减少,故C错误;
D.只要物体高度降低了,重力就对物体做正功,则物体重力势能就减少,故D正确。
故选D。
3.D
【详解】
A.只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能,A错误;
B.弹簧的弹性势能与形变量和劲度系数有关,B错误;
CD.弹性势能的变化总是与弹力做功相对应,当弹力做正功时,弹性势能减少,当弹力做负功时,弹性势能增加,C错误,D正确。
故选D。
4.D
【详解】
A.重力做功只与物体初、末位置的高度差及物体的质量有关,与其他因素无关,故A错误;
B.重力势能是标量只有大小没有方向,故B错误;
C.重力做功
物体从A点到B点无论是直线运动还是曲线运动,AB两点的高度差都是相同的,因此重力做功相同,故C错误;
D.物体在AB两点的重力势能分别为
重力势能减小量为
物体从A点到B点重力做功为
因此重力做功等于重力势能的减小量,故D正确。
故选D。
5.C
【详解】
货物增加的重力势能为
故选C。
6.B
【详解】
一本物理课本的质量
课桌高度约为1m,从地板捡起放回课桌上,重力做功
课本重力势能的增加量约为3J。
故选B。
7.C
【详解】
AB.小球在A点时的重力势能
EpA=mghA=0.5×10×0.4J=2J
小球在B点时的重力势能
EpB=mghB=0.5×10×(-0.8) J=-4J
选项AB错误;
CD.小球从A点下落到B点的过程中减少的重力势能等于这一过程重力做的功,即
ΔEp=WG=mghAB=0.5×10×1.2J=6J
选项C正确,D错误。
故选C。
8.C
【详解】
根据题意可知,重力所做的功为
故ABD错误C正确。
故选C。
9.D
【详解】
A.由于以桌面为参考平面,小球在A点的重力势能为,A错误;
B.由于以桌面为参考平面,小球在B点的重力势能为,B错误;
CD.由于重力势能的变化与高度差有关,故整个下落过程中小球的重力势能减少为,C错误,D正确。
故选D。
10.B
【详解】
由于两管粗细相同,作用在液体上的大气压的合力为零,故大气压力不做功。水流动过程中中心下降,重力做正功,水的重力势能减小,减小的重力势能最终转化为水的内能,故水的内能增大,故选B。
11.B
【详解】
因为该同学每次起跳时,重心上升,则每一次克服重力做功为
则一分钟内克服重力做功为
故选B。
12.C
【详解】
A.老师起跳时,地面虽然对老师有弹力作用,但在弹力的方向上没有位移,所以地面对老师没有做功,A错误;
B.因重心上升的最大高度
老师每跳跃一次克服重力做的功
B错误;
CD.因老师上升时间等于下降时间,且上升时间
则人在空中运动的时间
老师从起点到终点用了相同的十跳,考虑人屈膝跳起的时间,则总时间
D错误C正确。
故选C。
13.C
【详解】
法一:当力与位移成一定夹角时,将力沿位移和垂直于位移方向分解,只有沿位移方向分力做功.将重力沿斜面和垂直于斜面分解,只有沿斜面方向分力做功,则
W=Gsin37°·l=5×0.6×1J=3J
法二:当力与位移成一定夹角时,将位移沿力和垂直于力方向分解,力做功只与沿力方向位移有关.由题知,位移为l=1m,方向与水平方向成37°。沿水平方向和竖直方向分解位移,得到竖直方向的位移
h=lsin37°=1×0.6m=0.6m
由功的定义式得
W=Gh=5×0.6J=3J
故选C。
14.B
【详解】
设、中点为,斜面倾角为,高度为,则斜面长度为,从到,由动能定理得
可知在点重力势能大于动能,若要重力势能等于动能,则需继续下滑,使重力势能减小,动能增大,故B正确,ACD错误。
故选B。
15.C
【详解】
A.功是能量转化的量度,但是能量不能转化为功,故A错误;
B.必定有100J的重力势能转化为其他形式的能量,不一定是动能,故B错误;
C.重力做多少正功,重力势能减少多少,所以物体的重力势能一定减少了100J,故C正确;
D.重力势能与零势面的选择有关,重力势能的变化只取决于重力做功,与零势面的选取无关,故D错误。
故选C。
16. 45 450
【详解】
[1]有自由落体公式3s内物体的位移为
[2]则下落3s的时间内重力对物体做的功为
17. 0
【详解】
[1][2] 设物体下落1秒钟后动能和重力势能分别为Ek、EP.由
v=gt=10m/s
此时动能
则得
EP=-100J
1s下落的高度
设开始下落时物体的重力势能为EP0,则
EP0-EP=mgh
解得
EP0=0
再经1秒钟,物体总共下落的高度为
重力势能为
EP′=-mgh′=-2×10×20J=-400J
18. 1900 1800
【详解】
[1][2]重力做正功1900J,则重力势能减少了1900J,合外力对他做功为
由动能定理知动能增加1800J。
19.,,,
【详解】
货物在斜面上滑行时,受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f三个力的作用。货物位移的方向沿斜面向下;
货物的位移大小
重力G对货物所做的功
支持力N与位移方向垂直,对货物不做功
摩擦力f对货物所做的功
合外力所做的功
20.,
【详解】
末态时链条呈竖直状,上端与桌面相平,比较初态和末态,链条从开始下滑到刚离开桌面的过程可等效成将初态桌面上的长度的链条移至末态中整个竖直链条的下端长度处,故这长度的链条的重心下降了,所以重力势能减少了

重力做功
21.0;-2Fh
【详解】
小球的位置没有改变,所以重力做功为0。在上升过程中,空气阻力方向向下,对小球做负功
在下降的过程中,空气阻力方向向上,还是对小球做负功
所以空气阻力对小球做的总功应为它们的代数和,即
22.(1);(2)
【详解】
(1)在木块下移的过程中,力和重力做的功全部转化为弹簧的弹性势能,故弹性势能的增加量
(2)刚开始,没有力作用时,木块处于静止状态,设此时弹簧的压缩量为,则
在力的作用下,木块下移,再次平衡时有
联立两式并代入数据解得
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