物理人教版必修2課時(shí)作業(yè)7-4重力勢(shì)能

課時(shí)作業(yè)15重力勢(shì)能時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．下列說法中正確的是(D)A．地面上的物體重力勢(shì)能一定為零B．質(zhì)量大的物體重力勢(shì)能一定大C．不同的物體離地面最高的物體其重力勢(shì)能最大D．離地面有一定高度的物體其重力勢(shì)能可能為零解析：重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)．在參考平面上，任何物體的重力勢(shì)能均為零．2．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的是(B)A．有A、B兩個(gè)物體，相對(duì)于同一參考平面，A物體所處的高度是B物體的2倍，則A物體的重力勢(shì)能的數(shù)值一定是B物體的2倍B．從同一高度將某一物體以相同的速度豎直上拋和平拋，從拋出到落地，物體重力勢(shì)能的變化是相同的C．有一物體從樓頂落到地面，如果受到空氣阻力作用，那么物體重力勢(shì)能的減少量小于物體自由下落時(shí)重力勢(shì)能的減少量D．重力做功多少，不僅與物體運(yùn)動(dòng)的高度有關(guān)，還與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān)解析：由Ep＝mgh可知，只有當(dāng)mA＝mB時(shí)，A物體的重力勢(shì)能的數(shù)值才是B物體的2倍，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力做功與路徑無關(guān)，僅由初、末位置的高度差決定，而且重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量，與物體是否受其他外力無關(guān)，故選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤．3．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)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)能的減少量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)能的減少量，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.4．一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的小球，從5m高處自由下落，著地后反彈起1m，取地面為參考平面，g取10m/s2，則(C)A．初、末位置物體的重力勢(shì)能分別為25J和－5JB．在下落和反彈過程中重力做功分別為25J和5JC．由初位置到末位置重力做功20JD．重力做的功等于末位置重力勢(shì)能減初位置的重力勢(shì)能解析：初位置重力勢(shì)能：Ep1＝mgh1＝25J，末位置重力勢(shì)能：Ep2＝mgh2＝5J．下落和反彈過程重力做功：W下＝mgh1＝25J，W上＝－mgh2＝－5J，整個(gè)過程重力做功WG＝mg(h1－h(huán)2)＝20J，所以選項(xiàng)C正確．5．一根質(zhì)量為m、長為L的均勻鏈條一半放在光滑的水平桌面上，另一半懸在桌邊，桌面足夠高，如圖a所示．若將一個(gè)質(zhì)量為m的小球分別拴在鏈條左端和右端，如圖b、c所示．約束鏈條的擋板光滑，三種情況均由靜止釋放鏈條，當(dāng)整根鏈條剛離開桌面時(shí)，關(guān)于它們的重力勢(shì)能的變化，下列判斷中正確的是(B)A．ΔEpa＝ΔEpb＝ΔEpc B．ΔEpa＝ΔEpb<ΔEpcC．ΔEpa<ΔEpb＝ΔEpc D．ΔEpa<ΔEpb<ΔEpc解析：將圖a中鏈條分為等長兩部分，減小的重力勢(shì)能共為ΔEpa＝eq\f(1,2)mg×eq\f(L,2)＋eq\f(1,2)mg×eq\f(L,4)＝eq\f(3,8)mgL.將圖b中系統(tǒng)分為球與兩段等長鏈條三部分，由于球的重心高度不變，故系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能與圖a中相同．在圖c中仍分為球與兩段等長鏈條三部分，鏈條的重力勢(shì)能變化與前兩圖中相同，系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于鏈條與小球減少的重力勢(shì)能之和，故系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能共為ΔEpc＝eq\f(3,8)mgL＋mg×eq\f(L,2)＝eq\f(7,8)mg，故B正確．二、多項(xiàng)選擇題6．大型拱橋的拱高為h，弧長為L，如圖所示，質(zhì)量為m的汽車在以不變的速率v由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，以下說法中正確的是(BD)A．由A到B的過程中，汽車的重力勢(shì)能不變，重力始終不做功B．整個(gè)過程，汽車的重力勢(shì)能的變化量為零，重力做的總功等于零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，總功為零D．汽車的重力勢(shì)能先增大后減小，上坡時(shí)重力做負(fù)功，下坡時(shí)重力做正功，總功為零解析：因?yàn)锳、B在同一高度上，汽車在運(yùn)動(dòng)過程中，位置先升高后降低，所以重力先做負(fù)功，后做正功，總功為零；重力勢(shì)能先增大后減小，總的變化量等于零．7．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的是(CD)A．重力勢(shì)能是物體單獨(dú)具有的B．重力勢(shì)能有負(fù)值，因而是矢量C．重力勢(shì)能是相對(duì)的，而重力勢(shì)能的變化量是絕對(duì)的D．將一個(gè)物體由A處移至B處，重力做正功，減少的重力勢(shì)能與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)解析：重力勢(shì)能是物體和地球所組成的系統(tǒng)共有的，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力勢(shì)能的負(fù)值表示大小并不表示方向，重力勢(shì)能是標(biāo)量而不是矢量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)，是相對(duì)的，而重力勢(shì)能的變化量取決于重力做功，與參考平面的選取無關(guān)，是絕對(duì)的，選項(xiàng)C正確；重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，其減少的值取決于重力做功的多少，與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，選項(xiàng)D正確．8．有關(guān)重力勢(shì)能的變化，下列說法中正確的是(ABC)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)能的增加量不是1J解析：重力做功與經(jīng)過的路徑無關(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正確，D錯(cuò)誤．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)能增加量少于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)，克服重力做功即重力勢(shì)能增加量才是1J，A正確．三、非選擇題9．如圖所示，質(zhì)量為m的小球，用一長為l的細(xì)線懸于O點(diǎn)，將懸線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個(gè)向下的速度讓小球向下運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)正下方D處有一釘子，小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)會(huì)以D為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過C點(diǎn)，若已知OD＝eq\f(2,3)l，則小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能減少了多少？重力做功為多少？解析：從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，小球下落h＝eq\f(1,3)l，故重力做功WG＝mgh＝eq\f(1,3)mgl，重力勢(shì)能的變化量ΔEp＝－WG＝－eq\f(1,3)mgl負(fù)號(hào)表示小球的重力勢(shì)能減少了．答案：eq\f(1,3)mgleq\f(1,3)mgl10．如圖所示，一質(zhì)量為M、半徑為R的實(shí)心鐵球P(質(zhì)量分布均勻)放在水平地面上，現(xiàn)將球P挖去一半徑為eq\f(R,2)的小球Q，挖去后的空穴與原球面相切于最低點(diǎn)．重力加速度大小為g，以地面為參考平面．求挖去球Q后的鐵球的重力勢(shì)能．解析：根據(jù)m＝ρV＝ρeq\f(4,3)πr3知，挖去部分的半徑是球半徑的一半，則質(zhì)量是球體質(zhì)量的eq\f(1,8)，所以挖去部分的質(zhì)量為M′＝eq\f(1,8)M.沒挖之前，球體的重力勢(shì)能Ep1＝MgR，挖去部分的重力勢(shì)能Ep2＝M′geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)R))＝eq\f(1,8)M·eq\f(1,2)gR＝eq\f(1,16)MgR，所以挖去空穴后的鐵球相對(duì)水平地面的重力勢(shì)能Ep＝Ep1－Ep2＝MgR－eq\f(1,16)MgR＝eq\f(15,16)MgR.答案：eq\f(15,16)MgR11．如圖所示，一條鐵鏈長為2m，質(zhì)量為10kg，放在水平地面上，拿住一端提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開地面的瞬間，物體克服重力做功為多少？物體的重力勢(shì)能變化了多少？解析：鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置提高了h＝eq\f(l,2)，因而物體克服重力所做的功為W＝eq\f(1,2)mgl＝eq\f(1,2)×10×9.8×2J＝98J，鐵