重力勢(shì)能同步自測(cè)題Word版含解析

重力勢(shì)能(25分鐘60分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分)1.將一個(gè)物體由A移至B,重力做功 ()A.與運(yùn)動(dòng)過程中是否存在阻力有關(guān)B.與物體沿直線或曲線運(yùn)動(dòng)有關(guān)C.與物體是做加速、減速還是勻速運(yùn)動(dòng)有關(guān)D.與物體初、末位置的高度差有關(guān)【解析】選D。重力做功只與物體初、末位置的高度差及物體質(zhì)量有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān)。2.(2020·南開區(qū)高一檢測(cè))如圖所示,小朋友在蕩秋千。他從P點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中,重力勢(shì)能的變化情況是 ()A.先增大,后減小 B.先減小,后增大C.一直減小 D.一直增大【解析】選B。從P點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中,高度先降低后升高,重力先做正功后做負(fù)功,其重力勢(shì)能的變化情況是先減小,后增大,選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。3.如圖所示,質(zhì)量為m的小球從高為h處的斜面上的A點(diǎn)滾下經(jīng)過水平面BC后,再滾上另一斜面,當(dāng)它到達(dá)QUOTE的D點(diǎn)時(shí),速度為0。重力加速度為g,在這個(gè)過程中,重力做功為 ()A.QUOTEB.QUOTE【解析】選B。根據(jù)重力做功的公式,W=mg(h1-h2)=QUOTE,故B正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】一個(gè)實(shí)心的正方體鐵塊與一個(gè)實(shí)心的正方體木塊質(zhì)量相等,將它們放在水平地面上,下列結(jié)論正確的是(以地面處重力勢(shì)能為零) ()A.鐵塊的重力勢(shì)能大于木塊的重力勢(shì)能B.鐵塊的重力勢(shì)能等于木塊的重力勢(shì)能C.鐵塊的重力勢(shì)能小于木塊的重力勢(shì)能D.上述三種情況都有可能【解析】選C。重力勢(shì)能的值等于mgh,其中h表示的是物體重心與參考平面的高度差,因木塊的重心離地面高,故木塊的重力勢(shì)能大。4.物體做自由落體運(yùn)動(dòng),Ep表示重力勢(shì)能,h表示下落的距離,以水平地面為零勢(shì)能面,如圖所示圖像中能正確反映Ep和h之間關(guān)系的是 ()【解析】選B。以水平地面為零勢(shì)能面,物體做自由落體運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能隨下落距離線性減小,B正確。5.升降機(jī)中有一質(zhì)量為m的物體,當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速上升高度h時(shí)(重力加速度為g),物體增加的重力勢(shì)能為 () +mah 【解析】選A。重力勢(shì)能的改變量只與物體重力做功有關(guān),而與其他力做功無關(guān)。物體上升h過程中,物體克服重力做功mgh,故重力勢(shì)能增加mgh,選項(xiàng)A正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于重力勢(shì)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(shì)能的大小也隨之確定B.物體與參考平面的距離越大,它的重力勢(shì)能也越大C.一個(gè)物體的重力勢(shì)能從-5J變化到-3J,重力勢(shì)能變小了D.重力勢(shì)能的減少量等于重力對(duì)物體做的功【解析】選D。物體的重力勢(shì)能與參考平面的選取有關(guān),同一物體在同一位置相對(duì)不同的參考平面時(shí)的重力勢(shì)能不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。當(dāng)物體在參考平面以上時(shí),距參考平面的距離越大,重力勢(shì)能越大;當(dāng)物體在參考平面以下時(shí),距參考平面的距離越大,重力勢(shì)能越小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。重力勢(shì)能的正、負(fù)表示大小,-5J的重力勢(shì)能小于-3J的重力勢(shì)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。重力做的功可以量度重力勢(shì)能的變化,選項(xiàng)D正確。6.如圖所示,撐竿跳高是運(yùn)動(dòng)會(huì)上常見的比賽項(xiàng)目,用于撐起運(yùn)動(dòng)員的竿要求具有很好的彈性,下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)員撐竿跳起的說法中正確的是 ()A.運(yùn)動(dòng)員撐竿剛剛觸地時(shí),竿彈性勢(shì)能最大B.運(yùn)動(dòng)員撐竿跳起到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),竿彈性勢(shì)能最大C.運(yùn)動(dòng)員撐竿觸地后上升到達(dá)最高點(diǎn)之前某時(shí)刻,竿彈性勢(shì)能最大D.以上說法均有可能【解析】選C。竿形變量最大時(shí),彈性勢(shì)能最大,撐竿在剛剛觸地和運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),竿的彈性勢(shì)能為0,而最大形變出現(xiàn)在觸地之后上升到最高點(diǎn)之前的某個(gè)時(shí)刻。選項(xiàng)C正確。二、非選擇題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.(14分)在地面上放一張桌子,桌面距地面為m,一物體質(zhì)量為20kg,放在高出桌面m的支架上,重力加速度g取10m/s2。(1)以地面為參考平面,求物體具有的重力勢(shì)能以及物體由支架下落到桌面的過程中重力勢(shì)能的減少量;(2)以桌面為參考平面,求物體具有的重力勢(shì)能以及物體由支架下落到桌面的過程中重力勢(shì)能的減少量?！窘馕觥?1)以地面為參考平面,物體的高度h1=m物體的重力勢(shì)能為Ep1=mgh1=240J物體落至桌面時(shí)重力勢(shì)能為Ep2=mgh2=160J物體重力勢(shì)能的減少量ΔEp=Ep1-Ep2=80J。(2)以桌面為參考平面,物體的高度h3=m物體的重力勢(shì)能為Ep3=mgh3=80J物體重力勢(shì)能的減少量ΔEp′=Ep3-0=80J。答案:(1)240J80J(2)80J80J【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖a所示,軌道OA可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),軌道長L=2m,摩擦很小可忽略不計(jì)。利用此實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊在力F作用下加速度與軌道傾角的關(guān)系。某次實(shí)驗(yàn),測(cè)得力F的大小為N,方向始終平行于軌道向上,已知物塊的質(zhì)量m=kg。實(shí)驗(yàn)得到如圖b所示物塊加速度與軌道傾角的關(guān)系圖線,圖中a0為圖線與縱軸交點(diǎn),θ1為圖線與橫軸交點(diǎn)。(重力加速度g取10m/s2)問:(1)a0為多大?(2)傾角θ1為多大?此時(shí)物塊處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?(3)當(dāng)傾角θ為30°時(shí),若物塊在F作用下由O點(diǎn)從靜止開始運(yùn)動(dòng)s,則物塊具有的最大重力勢(shì)能為多少?(設(shè)O所在水平面的重力勢(shì)能為零)【解析】(1)θ=0°,軌道水平放置,此時(shí)物塊的加速度為a0由牛頓第二定律,得:F合=F=ma0解得a0=QUOTE=QUOTEm/s2=6m/s2(2)當(dāng)軌道傾角為θ1時(shí),a=0,則F=mgsinθ1,解得θ1=37°;物塊可能沿軌道向上勻速運(yùn)動(dòng);可能沿軌道向下勻速運(yùn)動(dòng);也可能靜止;(3)當(dāng)軌道傾角為θ=30°時(shí),對(duì)物塊由牛頓第二定律得:F-mgsinθ=ma1N=解得a1=1m/s2v1=a1t=1×m/s=m/ss1=QUOTEa1t2=QUOTE×1×m=m撤去F后,物塊沿軌道向上做勻減速運(yùn)動(dòng)。對(duì)物塊由牛頓第二定律得:mgsinθ=ma2a2=gsin30°=10×m/s2=5m/s2s2=QUOTE=QUOTEm=m因?yàn)閟1+s2<L=2m所以物塊上滑不會(huì)脫離軌道,滑到速度為零時(shí),重力勢(shì)能最大以O(shè)處所在水平面為零勢(shì)能面,物塊具有的最大重力勢(shì)能為:Ep=mg(s1+s2)sin30°=×10×+×J=J答案:(1)6m/s2(2)37°物塊可能沿軌道向上勻速運(yùn)動(dòng);可能沿軌道向下勻速運(yùn)動(dòng);也可能靜止(3)J8.(16分)起重機(jī)用鋼繩將質(zhì)量為100kg的重物勻速向上提高了2m,求重物所受力對(duì)重物做功各為多少?(不計(jì)阻力,g取10m/s2)【解析】由重物被勻速提升可知,鋼繩的拉力F等于重物重力G,即:F=G=100×10N=1000N故鋼繩的拉力做的功為:WF=Fh=1000×2J=2000J重力做功為:WG=-mgh=-1000×2J=-2000J答案:重物所受拉力對(duì)重物做功為2000J,重力對(duì)重物做功為-2000J。(15分鐘40分)9.(6分)直立在桌面上的均勻圓柱體質(zhì)量為m,高為h,桌子高為H,則下列說法正確的是 ()A.圓柱體的重力勢(shì)能為mghB.圓柱體的重力勢(shì)能為mg(H+h)C.圓柱體的重力勢(shì)能為mg(H+QUOTE)D.圓柱體的重力勢(shì)能可能為零【解析】選D。重力勢(shì)能的大小是相對(duì)于零勢(shì)能面來說的,在沒有確定零勢(shì)能面時(shí)不能說圓柱體的重力勢(shì)能是多少,所以A、B、C錯(cuò);若以圓柱體的重心所在平面為零勢(shì)能面,則圓柱體的重力勢(shì)能可能為零,故D對(duì)。10.(6分)如圖所示,在離地面高為H處,將質(zhì)量為m的小球以初速度v0豎直上拋,取拋出位置所在水平面為參考平面,重力加速度為g,則小球在最高點(diǎn)和落地處重力勢(shì)能分別為 ()(QUOTE+H),0B.QUOTEmQUOTE,-mgHC.QUOTEmQUOTE,mgH D.QUOTEmQUOTE,mgH+QUOTEmQUOTE【解析】選B。小球能上升到的最高點(diǎn)與拋出點(diǎn)相距h=QUOTE,所以在最高點(diǎn)時(shí)具有的重力勢(shì)能Ep1=mgh=QUOTEmQUOTE。落地時(shí)小球的位置在參考平面下方H處,所以落地時(shí)小球具有的重力勢(shì)能Ep2=-mgH,故選項(xiàng)B正確。11.(6分)紹興市S區(qū)奧體中心舉行CH杯全國蹦床錦標(biāo)賽。對(duì)于如圖所示蹦床比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員的分析,下列說法中正確的是 ()A.運(yùn)動(dòng)員在蹦床上上升階段,一直處于超重狀態(tài)B.運(yùn)動(dòng)員在蹦床上加速上升階段,蹦床的彈性勢(shì)能增大C.運(yùn)動(dòng)員離開蹦床在空中運(yùn)動(dòng)階段,一直處于失重狀態(tài)D.運(yùn)動(dòng)員離開蹦床在空中運(yùn)動(dòng)階段,重力勢(shì)能一直增大【解析】選C。運(yùn)動(dòng)員在蹦床上有一小段減速上升,蹦床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力小于重力,運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在蹦床上加速上升階段,蹦床的彈性勢(shì)能減小,故B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員離開蹦床在空中運(yùn)動(dòng)階段,只受重力(空氣阻力遠(yuǎn)小于重力),加速度一直向下,一直處于失重狀態(tài),故C正確;運(yùn)動(dòng)員離開蹦床在空中有上升和下降兩個(gè)階段,在下降階段重力勢(shì)能在減小,故D錯(cuò)誤。12.(22分)吊車以QUOTE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,求:(1)吊車鋼索的拉力對(duì)物體做的功為多少;(2)重力做的功為多少;(3)物體的重力勢(shì)能變化了