高中物理魯科版第二章能的轉(zhuǎn)化與守恒 精品獲獎(jiǎng)

(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)1．關(guān)于重力做功和物體重力勢(shì)能的變化，下列說法正確的是()A．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少B．當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)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(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功解析：重力做正功，物體下降，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，物體升高，重力勢(shì)能增加；重力做功的多少與物體受到的重力及初末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選取無關(guān)．答案：ABC2．質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動(dòng)員，先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度，如圖所示．設(shè)橫桿的高度比他起跳時(shí)的重心高出h，則他在起跳過程中做的功()A．都必須大于mghB．都不一定大于mghC．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必須大于mghD．用背越式必須大于mgh，用跨越式不一定大于mgh解析：日常經(jīng)驗(yàn)或觀察發(fā)現(xiàn)跳高運(yùn)動(dòng)員是對(duì)自身做功，把體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為自己的動(dòng)能，上升過程中克服自身重力做功，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，從而使運(yùn)動(dòng)員自身重心升高．題圖表明跨越式跳高時(shí)比背越式跳高時(shí)人的重心升得更高，如果運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)比較高超，背越式跳高重心升高的高度可以略低于桿的高度，故C項(xiàng)正確．答案：C3．在高處的某一點(diǎn)將兩個(gè)重力相同的小球以相同速率v0分別豎直上拋和豎直下拋，下列結(jié)論正確的是(不計(jì)空氣阻力)()A．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球所做的功相等B．從拋出到剛著地，重力分別對(duì)兩球做的功都是正功C．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球的平均功率相等D．兩球剛著地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相等解析：重力做功只取決于初、末位置的高度差，與路徑和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)．由W＝mgh得出大小只由重力和高度的變化決定，故A、B項(xiàng)正確．由于豎直上拋比豎直下拋的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，由P＝eq\f(W,t)，知P上<P下，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得出落地時(shí)速度相同，其瞬時(shí)功率P＝mgv，則相同，故D項(xiàng)正確．答案：ABD4．有關(guān)重力勢(shì)能的變化，下列說法中正確的是()A．物體受拉力和重力作用向上運(yùn)動(dòng)，拉力做功是1J，但物體重力勢(shì)能的增加量有可能不是1JB．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或斜拋，落到地面上時(shí)，物體重力勢(shì)能的變化是相同的C．從同一高度落下的物體到達(dá)地面，考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的情況下重力勢(shì)能的減少量是相同的D．物體運(yùn)動(dòng)中重力做功是－1J，但物體重力勢(shì)能的變化量不是1J解析：據(jù)重力做功特點(diǎn)與經(jīng)過路徑無關(guān)，與是否受其他力無關(guān)，只取決于始末位置的高度差，再根據(jù)重力做功等于重力勢(shì)能的減少量可知B、C對(duì)，D錯(cuò)．對(duì)于A選項(xiàng)，當(dāng)物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)克服重力做功少于1J．重力勢(shì)能增加少于1J，物體減速運(yùn)動(dòng)時(shí)克服重力做功即重力勢(shì)能增加量大于1J，只有物體勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服重力做功重力勢(shì)能增加量才是1J，A對(duì)．答案：ABC5．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的是()A．重力勢(shì)能的大小只由重物本身決定B．重力勢(shì)能恒大于零C．在地面上的物體，它具有的重力勢(shì)能一定等于零D．重力勢(shì)能實(shí)際是物體和地球所共有的解析：重力勢(shì)能Ep＝mgh，h取決于零勢(shì)能面的選取，勢(shì)能具有系統(tǒng)性，故只有選項(xiàng)D正確．答案：D6．拱橋的高度為h，弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，如圖所示．質(zhì)量為M的汽車在以不變的速度v由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B的過程中()A．汽車的重力勢(shì)能不變，重力不做功B．汽車的重力勢(shì)能的總變化量不為零，重力的總功為零C．汽車的重力勢(shì)能先增大后減小，總的變化量為零，重力先做正功，后做負(fù)功D．汽車的重力勢(shì)能先增大后減小，總的變化量為零，重力先做負(fù)功，后做正功，總功為零解析：汽車在上升的過程中，其高度先升高，后降低，最后到達(dá)同一高度，故汽車的重力勢(shì)能先增大后減少，總的變化量為零，重力先做負(fù)功，后做正功，總功為零．所以只有選項(xiàng)D正確．答案：D7．下列關(guān)于重力做功及重力勢(shì)能的說法中，正確的是()A．兩物體A、B，A的高度是B的2倍，那么A的重力勢(shì)能也是B的2倍B．如果考慮空氣阻力，從某一高度下落一物體到達(dá)地面，物體重力勢(shì)能的減少要比無阻力自由下落時(shí)重力勢(shì)能減少得少C．重力做功的多少，與參考平面的選取無關(guān)D．相對(duì)不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢(shì)能，但這并不影響研究有關(guān)重力勢(shì)能的問題解析：由重力勢(shì)能計(jì)算公式Ep＝mgt可知，重力勢(shì)能由mg和h共同決定，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由ΔEp＝－mgh可知，重力勢(shì)能的變化只與mgh有關(guān)，而與阻力無關(guān)，故B錯(cuò)誤，C正確；雖然重力勢(shì)能具有相對(duì)性，選擇不同的參考平面，物體具有不同重力勢(shì)能的數(shù)值，但這并不影響對(duì)重力勢(shì)能的研究，故D正確．答案：CD8．一條長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m的勻質(zhì)輕繩平放在水平地面上，在緩慢提起全繩的過程中，設(shè)提起前半段繩人做的功為W1，提起后半段繩人做的功為W2，則W1∶W2等于()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4解析：由于重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只與初、末位置的高度差有關(guān)，所以提起前半段繩子克服重力做功W1＝eq\f(mg,2)·eq\f(l,4)＝eq\f(1,8)mgl提起整條繩子克服重力做功W0＝mgeq\f(t,2)所以提起后半段繩子克服重力做功W2＝W0－W1＝eq\f(3,8)mgl則W1∶W2＝1∶3，故選項(xiàng)C正確．答案：C9．運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過程中，下列說法正確的是()A．阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功B．系統(tǒng)受到的合外力始終向下C．加速下降時(shí)，重力做功大于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量D．任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等解析：下降過程中，阻力始終與運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功，A對(duì)；加速下降時(shí)合力向下，減速下降時(shí)合力向上，B錯(cuò)；下降時(shí)重力做功等于重力勢(shì)能減少，C錯(cuò)；由于任意相等的時(shí)間內(nèi)下落的位移不等，所以，任意相等時(shí)間內(nèi)重力做的功不等，D錯(cuò)．故選A.答案：A二、非選擇題10．在2023年北京奧運(yùn)會(huì)上，我國運(yùn)動(dòng)員曹磊以抓舉128公斤、挺舉154公斤、總成績(jī)282公斤奪得75公斤級(jí)舉重冠軍．若曹磊在備戰(zhàn)奧運(yùn)會(huì)的一次訓(xùn)練中先后以抓舉、挺舉兩種方式成功將150kg的杠鈴舉高160cm，試探究克服重力做功及重力勢(shì)能變化有何關(guān)系(g取10m/s2)．解析：抓舉比賽中，要求選手伸直雙臂，用一次連續(xù)動(dòng)作將杠鈴舉過頭頂，而在挺舉比賽里，選手先將杠鈴置于雙肩之上，身體直立，然后再將杠鈴舉過頭頂．若抓舉、挺舉將同一物體舉高相同的高度，由重力做功特點(diǎn)可知克服重力做功數(shù)值相同，W＝mgh＝2400J，重力勢(shì)能增加相同，即增加2400J.答案：2400J增加2400J11．如圖所示，地面上豎直放置一根勁度系數(shù)為k、原長(zhǎng)為L(zhǎng)0的輕質(zhì)彈簧，在其正上方有一質(zhì)量為m的小物塊，從離地面h高處自由落到下端固定于地面的輕彈簧上，彈簧被壓縮，以地面為參考平面，求小物塊速度最大時(shí)重力勢(shì)能是多少？解析：小物塊速度最大時(shí)受力平衡：kx＝mg，x＝eq\f(mg,k)，小物塊離地面的高度為L(zhǎng)0－x＝L0－eq\f(mg,k)，以地面為參考平面，可求小物塊速度最大時(shí)重力勢(shì)能為：Ep＝mg(L0－x)＝mgL0－eq\f(m2g2,k).答案：mgL0－eq\f(m2g2,k)12．起重機(jī)以eq\f(g,4)的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機(jī)鋼索的拉力對(duì)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(shì)能變化了多少？(空氣阻力不計(jì))解析：由物體運(yùn)動(dòng)的加速度，據(jù)牛頓第二定律可確定物體所受的合力及鋼索對(duì)物體的拉力，再由功的定義式及重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系求解．由題意可知起重機(jī)的加速度a＝eq\f(g,4)，物體上升高度h.據(jù)牛頓第二定律得mg－F＝maF＝mg－ma＝mg－m×eq