7-4-1-重力勢能(備作業(yè))高一物理同步備課系列(解析版)

PAGE試卷第=1頁，共=sectionpages33頁7.4.1重力勢能（備作業(yè)）（解析版）學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________一、單選題1．在豎直方向運(yùn)動的電梯內(nèi)，有一名質(zhì)量為50kg的乘客隨電梯一起向下做勻速直線運(yùn)動。當(dāng)?shù)竭_(dá)離地面時，制動系統(tǒng)開始啟動，經(jīng)過后，電梯做勻減速運(yùn)動并剛好到達(dá)地面，重力加速度取，則乘客在做勻減速運(yùn)動過程中（）A．合力對乘客做的功為B．電梯對乘客做的功為C．乘客的機(jī)械能減少了D．乘客的重力勢能減少了【答案】C【詳解】設(shè)乘客做勻速直線運(yùn)動時的速度為，根據(jù)解得乘客減速時的加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可知解得，A．合力對乘客做的功為A錯誤；B．電梯對乘客做的功為B錯誤；C．乘客的機(jī)械能減少量等于克服支持力所做的功，大小為9600N，C正確；D．乘客的重力勢能減少了D錯誤。故選C。2．關(guān)于重力做功和重力勢能，下列說法中正確的是（??）A．物體的位置一旦確定，它的重力勢能的數(shù)值大小也隨之確定B．一個物體的重力勢能從變化到，重力勢能變小了C．當(dāng)物體向高處運(yùn)動時，克服重力做功，物體的重力勢能減小D．重力做功與路徑無關(guān)【答案】D【詳解】A．重力勢能的大小還和零勢能面的選取有關(guān)，故A錯誤；B．一個物體的重力勢能從-5J變化到-3J，重力勢能增加了2J，故B錯誤；C．當(dāng)物體向高處運(yùn)動時，克服重力做功，物體的重力勢能增大，故C錯誤；D．重力做功與路徑無關(guān)，與初末位置高度差有關(guān)，故D正確。故選D。3．在地面上以初速度v0把小球豎直向上拋出，經(jīng)過時間t1，小球到達(dá)最高點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力。小球在上升過程中的速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示，則小球（）A．在時間內(nèi)，加速度逐漸減小 B．在時間內(nèi)，重力勢能先增大后減小C．在時間內(nèi)，動能逐漸減小 D．到達(dá)最高點(diǎn)時加速度為0，處于平衡狀態(tài)【答案】C【詳解】A．小球做豎直上拋運(yùn)動時只受重力，加速度恒定不變，始終為重力加速度，A錯誤；B．在時間內(nèi)，小球一直向上做勻減速直線運(yùn)動，重力勢能逐漸增大，B錯誤；C．由圖像可知，在時間內(nèi)，小球速度逐漸減小，故動能逐漸減小，C正確；D．到達(dá)最高點(diǎn)時小球只受重力，加速度為重力加速度，受力不平衡，D錯誤。故選C。4．下列說法正確的是（）A．重力對物體做正功，物體的重力勢能增大B．做曲線運(yùn)動的物體，加速度可能不變C．牛頓力學(xué)適用于微觀、高速（接近光速）運(yùn)動的粒子D．宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動時，在飛船內(nèi)可以用天平測量物體的質(zhì)量【答案】B【詳解】A．重力對物體做正功，物體的重力勢能減小。A錯誤；B．做曲線運(yùn)動的物體，加速度可能不變。例如平拋運(yùn)動，加速度為重力加速度，大小和方向都不變。B正確；C．牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速（和光速相比較）運(yùn)動的粒子。C錯誤；D．宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動時，在飛船內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)，不可以用天平測量物體的質(zhì)量。D錯誤；故選B。5．位于重慶永川樂和樂都主題公園的極限蹦極高度約60米，是西南地區(qū)的蹦極“第一高”。為了研究蹦極運(yùn)動過程，做以下簡化：將游客視為質(zhì)點(diǎn)，他的運(yùn)動始終沿豎直方向。彈性繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端和游客相連。游客從O點(diǎn)自由下落，至B點(diǎn)彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D，然后彈起，整個過程中彈性繩始終在彈性限度內(nèi)。游客從O→B→C→D的過程中，下列說法正確的是（）A．從B到C過程中，游客速度先變大再變小B．從B到C過程中，彈性繩的彈性勢能先增大后減小C．從O到C過程中，重力勢能減少，動能增加D．從B到D過程中，游客的加速度一直減小【答案】C【詳解】A．從B到C過程中，彈力小于重力，加速度向下，則游客速度變大，選項(xiàng)A錯誤；B．從B到C過程中，彈性繩被拉長，則彈性勢能增大，選項(xiàng)B錯誤；C．從O到C過程中，高度一直降低，則重力勢能減少，速度一直增加，則動能增加，選項(xiàng)C正確；D．從B到C，彈力小于重力，彈力從零開始逐漸變大，加速度減小，到C點(diǎn)時加速度為零；從C到D過程，彈力大于重力，加速度向上逐漸變大，則從B到D過程中，游客的加速度先減小后增加，選項(xiàng)D錯誤。故選C。二、填空題6．某同學(xué)將一個質(zhì)量為m的小球豎直向上拋出，小球上升的最大高度為H。設(shè)上升過程中空氣阻力f大小恒定，重力加速度為g，則在上升過程中小球重力勢能增加了______；小球的動能減小了______；小球機(jī)械能減小了______?！敬鸢浮?/p>

【詳解】[1]上升過程，重力做功為，所以重力勢能增加了；[2]對上升過程，由動能定理可得則在上升過程中小球的動能減小了；[3]根據(jù)功能關(guān)系可知，初重力外其余力做的功等于機(jī)械能的變化量，在上升過程中，物體克服阻力做功，故機(jī)械能減小。7．韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900J，同時他克服阻力做功100J，則韓曉鵬的重力勢能減小了________J，動能增加了________J?！敬鸢浮?/p>

1900

1800【詳解】[1][2]重力做正功1900J，則重力勢能減少了1900J，合外力對他做功為由動能定理知動能增加1800J。8．韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900J，他克服阻力做功100J。在此過程中，韓曉鵬的動能增加了__________J，重力勢能減小了__________J?！敬鸢浮?/p>

1800

1900【詳解】[1]合外力做功等于動能增量，則韓曉鵬的動能增加了[2]重力做功等于重力勢能的減小，則重力勢能減小了1900J。9．一個質(zhì)量為的小球從傾角的光滑斜面上由靜止釋放，經(jīng)過一段時間沿著斜面運(yùn)動了10m，則這個過程中小球重力勢能的變化量等于________，重力做功的平均功率等于________（）【答案】

25W【詳解】[1]重力做功為重力做正功，重力勢能減少，變化量為[2]小球沿斜面做勻加速直線運(yùn)動，加速度根據(jù)解得重力做功的平均功率為10．質(zhì)量為2kg的物體沿傾角為30°的斜面由靜止開始下滑，1秒內(nèi)沿斜面下滑了2m，則其重力勢能減少了___________J。1秒末重力的瞬時功率為___________W。（g取10m/s2）【答案】

20

40【詳解】[1]1秒內(nèi)沿斜面下滑了2m，則其重力勢能減少[2]根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有解得則1秒末重力的瞬時功率為三、解答題11．如圖所示，一個小球的質(zhì)量m=2kg，能沿傾角的斜面由頂端B從靜止開始下滑，小球滑到底端時與A處的擋板碰觸后反彈（小球與擋板碰撞過程中無能量損失），若小球每次反彈后都能回到原來的處，已知A、B間距離為，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，求：（1）若斜面光滑，小球到達(dá)A點(diǎn)的速度；（2）以A點(diǎn)為零勢能面，小球第一次反彈后的最大勢能；（3）小球由開始下滑到最終靜止的過程中所通過的總路程和克服摩擦力做的功?！敬鸢浮浚?）（2）；（3），【詳解】（1）若斜面光滑，在斜面上由牛頓第二定律得解得根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式解得（2）以A點(diǎn)為零勢能面，小球第一次反彈后的最大勢能（3）設(shè)小球與斜面間的動摩擦因數(shù)為，小球第一次由靜止從點(diǎn)下滑到碰撞后上升到速度為零的過程中，由動能定理得小球最終一定會停在處，全過程由動能定理得聯(lián)立解得小球通過的總路程為所以小球克服摩擦力做的功為12．圖是一個質(zhì)量為m的物體被斜拋出去后的運(yùn)動軌跡。（1）在物體由拋出位置1運(yùn)動到最高位置2的過程中，重力所做的功是多少？物體克服重力所做的功是多少？物體的重力勢能增加了多少？（2）在物體由位置2運(yùn)動到跟位置1在同一水平面上的位置3的過程中，重力所做的功是多少？物體的重力勢能減少了多少？（3）在物體由位置1運(yùn)動到位置3的過程中，重力所做的功是多少？物體的重力勢能變化了多少？【答案】(1)-mgh，mgh，mgh；(2)mgh，mgh；(3)0，0?！驹斀狻?1)在物體由拋出位置1運(yùn)動到最高位置2的過程中，重力所做的功是WG=-mgh克服重力做功W=-WG=mgh重力勢能增加△Ep=-WG=mgh(2)在物體由位置2運(yùn)動到跟位置1在同一水平面上的位置3的過程中，重力所做的功是W′G=mgh物體的重力勢能減少△E′p=-W′G=-mgh(3)在物體由位置1運(yùn)動到位置3的過程中，重力做功W″G=mg（0-0）=0物體的重力勢能變化為0。13．打樁機(jī)重錘的質(zhì)量是，重錘在打樁機(jī)頂端時，離地面的高度是。試分析計(jì)算：（1）當(dāng)重錘被鋼絲繩拉著從地面勻速上升到打樁機(jī)頂端時，重力對重錘做了多少功？重錘的勢能變化了多少？（2）當(dāng)鋼絲繩松弛，重錘從打樁機(jī)頂端自由落到地面時，重力做了多少功？重錘的勢能變化了多少？【答案】（1），；（2），【詳解】（1）當(dāng)重錘被鋼絲繩拉著從地面勻速上升到打樁機(jī)頂端時，重力對重錘做功為重錘的勢能變化量為（2）當(dāng)重錘從打樁機(jī)頂端自由落到地面時，重力對重錘做功為則重錘的勢能變化量為14．如圖所示，水平桌面距地面0.8m，一質(zhì)量為2kg的小球放在距桌面0.4m的支架上。小球可視為質(zhì)點(diǎn)，取重力加速度g=10m/s2。(1)以地面為零勢能參考平面，計(jì)算小球具有的重力勢能；若小球由支架落到桌面，重力勢能減小多少；(2)以桌面為零勢能參考平面，計(jì)算小球具有的重力勢能；若小球由支架落到桌面，重力勢能減小多少；(3)分析以上計(jì)算結(jié)果，你能得出什么結(jié)論?！敬鸢浮?1)24J；8J；(2)8J；8J；(3)物體的重力勢能與零重力勢能點(diǎn)的選擇有關(guān)，但是重力勢能的變化與零勢能點(diǎn)的選擇無關(guān)?！驹斀狻?1)以地面為零勢能參考平面，小球具有的重力勢能若小球由支架落到桌面，重力勢能減小(2)以桌面為零勢能參考平面，計(jì)算小球具有的重力勢能若小球由支架落到桌面，重力勢能減小(3)分析以上計(jì)算結(jié)果，可得：物體的重力勢能與零重力勢能點(diǎn)的選擇有關(guān)，但是重力勢能的變化與零勢能點(diǎn)的選擇無關(guān)。15．金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，它的主體建筑地上88層，地下3層，高420.5m。游客在距地面341m的第68層可以環(huán)顧四周，極目眺望，上海新貌盡收眼底。(1)質(zhì)量為60kg的游客正在第68層觀光，在下列情況中，他的重力勢能各是多少？(g取10m/s2)①以地面為參考平面；②以第68層為參考平面；(2)以420.5m的樓頂為參考平面