高中物理 第7章 第4節(jié)重力勢能同步檢測 新人教版必修2

【成才之路】-學(xué)年高中物理第7章第4節(jié)重力勢能同步檢測新人教版必修2基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(山東師大附中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)下列說法正確的是()A．力很大，位移也很大，這個(gè)力做的功一定很大B．一對作用力與反作用力對相互作用的系統(tǒng)做功之和一定為零C．靜摩擦力對物體一定不做功，滑動(dòng)摩擦力對物體一定做負(fù)功D．重力勢能與參考面的選擇有關(guān)，重力勢能的變化量與參考面的選擇無關(guān)答案：D2．下列關(guān)于重力勢能的說法中正確的是()①重力勢能是物體和地球共同具有的，而不是物體單獨(dú)具有的②在同一高度，將同一物體以v0向不同方向拋出，落地時(shí)物體減少的重力勢能一定相等③重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功④在地面上的物體，它的重力勢能一定為零A．①② B．③④C．①③ D．②④答案：A解析：重力勢能是物體與地球共有的，同一物體的重力勢能，僅與物體所處的位置有關(guān)，重力勢能的變化，僅與物體位置的變化有關(guān)，而與路徑無關(guān)。物體的重力勢能是相對于零勢能參考平面而言的。重力勢能為零的物體，也可能具有動(dòng)能而對物體做功。故正確答案為A。3．一根粗細(xì)均勻的長直鐵棒重600N，平放在水平地面上。現(xiàn)將一端從地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，則()A．鐵棒的重力勢能增加了300JB．鐵棒的重力勢能增加量為0C．重力對鐵棒做功為－150JD．重力對鐵棒做功為300J答案：C解析：鐵棒的重力升高的高度h＝0.25m，鐵棒增加的重力勢能與參考平面選取無關(guān)，ΔEp＝mgh＝600×0.25J＝150J，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。根據(jù)WG＝－ΔEp＝－150J，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。4．物體從某高度處做自由落體運(yùn)動(dòng)，以地面為重力勢能零點(diǎn)，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢能與下落高度的關(guān)系的是()答案：B解析：設(shè)物體開始下落時(shí)的重力勢能為Ep0，物體下落高度h過程中重力勢能減少量ΔEp＝mgh，故物體下落高度h時(shí)的重力勢能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep－h(huán)圖象為傾斜直線，B正確。5．關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是()A．物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定B．物體與零勢面的距離越大，它的重力勢能也越大C．一個(gè)物體的重力勢能從－5J變化到－3J，重力勢能變大了D．在地面上的物體，它具有的重力勢能不一定等于零答案：CD解析：重力勢能具有相對性，零勢能面的選取不同，其數(shù)值也不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；物體若在零勢能面下方，物體與零勢能面的距離越大，它的重力勢能卻越小，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；重力勢能為標(biāo)量，其“＋”“－”表示重力勢能的大小，－5J應(yīng)小于－3J，選項(xiàng)C正確。6．如圖所示，物體沿不同的路徑從A運(yùn)動(dòng)到B，其中按不同的路徑：①有摩擦作用；②無摩擦作用，③無摩擦，但有其他外力拉它。比較這三種情況下重力做的功W1、W2、W3，重力勢能的變化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的關(guān)系，以下正確的是()A．W1>W2>W3 B．W1＝W2＝W3C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3答案：BC解析：重力做功與路徑無關(guān)，取決于物體初、末位置，且與物體受不受其他力無關(guān)。重力勢能的變化量只取決于重力做的功，因此，三種情況下重力做功相同，重力勢能的變化量也相同。二、非選擇題7．世界著名撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員——烏克蘭名將布勃卡身高1.83m，體重82kg，他曾35次打破撐竿跳高世界紀(jì)錄(如圖)，目前仍保持著6.14m的世界紀(jì)錄。請你回答以下兩個(gè)問題：(1)他最后跳過6.14m時(shí)，至少克服重力做多少功？(2)他的重力勢能改變了多少？答案：(1)4284.5J(2)4284.5J解析：要想計(jì)算出撐桿跳運(yùn)動(dòng)員在跳過橫桿的過程中克服重力所做的功，應(yīng)該先考慮運(yùn)動(dòng)員重心升高的高度，烏克蘭名將布勃卡身高1.83m，目前仍保持著6.14m的世界紀(jì)錄，人的重心大約在人身高的一半的位置，即0.915m，在撐桿跳的過程中，人的重心升高的高度為：h＝6.14m－0.915m＝5.225m，在人重心升高的過程中，克取重力所做的功為：W＝mgh＝82×10×5.225J＝4284.5J；運(yùn)動(dòng)員克服重力做了功，運(yùn)動(dòng)員的重力勢能增加了4284.5J。能力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5題為多選題)1．(海岳中學(xué)～學(xué)年高一下學(xué)期期末)如圖所示，一質(zhì)量為m、邊長為a的正方體物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1。為使它水平移動(dòng)距離a，可以用將它翻倒或向前緩慢平推兩種方法，則下列說法中正確的是()A．將它翻倒比平推前進(jìn)做功少 B．將它翻倒比平推前進(jìn)做功多C．兩種情況做功一樣多 D．兩種情況做功多少無法比較答案：B解析：使物塊水平移動(dòng)距離a，若將它翻倒一次，需要克服重力做功，使其重心位置由離地h1＝eq\f(a,2)增加到h2＝eq\f(\r(2),2)a，所以至少需要做功W1＝mg(h2－h(huán)1)＝eq\f(1,2)mg(eq\r(2)－1)a；而緩慢平推需要做功W2＝μmga＝0.1mga<W。2．如圖所示，一質(zhì)量為m，均勻的細(xì)鏈條長為L，置于光滑水平桌面上，用手按住一端，使L/2長部分垂在桌面下，(桌面高度大于鏈條長度，取桌面為零勢能面)，則鏈條的重力勢能為()A．0 B．－eq\f(1,2)mgLC．－eq\f(1,4)mgL D．－eq\f(1,8)mgL答案：D解析：桌面以下部分鏈條的重力為eq\f(1,2)mg，重心離桌面eq\f(1,4)L，所以Ep＝－eq\f(1,8)mgL，選項(xiàng)D正確。3．如圖所示為一個(gè)人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡，在衛(wèi)星由近地點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)b的過程中()A．地球引力對衛(wèi)星不做功 B．衛(wèi)星運(yùn)行的速率不變C．衛(wèi)星的重力勢能增加 D．衛(wèi)星的動(dòng)能增加答案：C解析：衛(wèi)星與地球間的引力遵守平方反比定律，其作用力方向始終在衛(wèi)星與地球的連線上。衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)的過程中，與地球的距離r不斷變化，相當(dāng)于一個(gè)物體距地面的高度在變化，所以地球?qū)πl(wèi)星的引力將對衛(wèi)星做功，由于離地面高度的增加，引力做負(fù)功，重力勢能增大，動(dòng)能減小，故答案C正確。4．一條長為L、質(zhì)量為M的勻質(zhì)輕繩平放在水平面上，在緩慢提起繩子的過程中，設(shè)提起前半段時(shí)人做的功為W1，在提起后半段時(shí)人做的功為W2，則W1∶W2等于()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4答案：C解析：提起前半段時(shí)，人對繩做的功增加了繩的重力勢能，W1＝eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)＝mgeq\f(L,8)；提起后半段時(shí)，W2＝mg·eq\f(L,2)－W1＝3mgeq\f(L,8)。所以W1∶W2＝1∶3。5．豎直上拋一個(gè)小球，從拋出到落回原拋出點(diǎn)的過程中，它的速度、重力勢能、位移、加速度隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象(如圖所示)中正確的是(不計(jì)空氣阻力，以豎直向下為正方向，圖中曲線為拋物線，拋出點(diǎn)為零勢能點(diǎn))()答案：ABC解析：以豎直向下為正方向，則初速度為負(fù)值最大，重力加速度為正，小球勻減速運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)速度為零，然后反向加速運(yùn)動(dòng)，因而A正確；因?yàn)閽伋鳇c(diǎn)為零勢能點(diǎn)，所以重力勢能最初為零，上升過程重力勢能增大，下落過程則減小，回到原點(diǎn)變?yōu)榱?，因而B正確；因?yàn)槲灰剖冀K在拋出點(diǎn)上方，所以一直為負(fù)值，C選項(xiàng)也正確；加速度豎直向下，為正值，因而D錯(cuò)誤。二、非選擇題6．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，重力勢能減少了多少？重力做功為多少？答案：eq\f(1,3)mgleq\f(1,3)mgl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，重力勢能的變化量ΔEp＝－WG＝－eq\f(1,3)mgl負(fù)號(hào)表示小球的重力勢能減少了。7．如圖所示，圓柱形水箱高為5m，容積為50m3，水箱底部接通水管A，頂部接通水管B。開始時(shí)箱中無水，若僅使用A管或僅使用B管慢慢地將水注入，直到箱中水滿為止，試計(jì)算兩種情況下外界各需做多少功。(設(shè)需注入的水開始時(shí)均與箱底等高，g取10m/s2答案