高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能课后作业题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能课后作业题，共7页。试卷主要包含了一只100 g的球从1，55 J的负功等内容，欢迎下载使用。

1.关于重力做功和重力势能,下列说法正确的是( )
A.当重力做正功时,物体的重力势能可以不变
B.当物体克服重力做功时,物体的重力势能一定减小
C.重力势能的大小与参考平面的选取有关
D.重力势能为负值说明其方向与规定的正方向相反
答案:C
解析:重力做正功时,重力势能减小,故A错误。当物体克服重力做功时,重力势能增大,故B错误。重力势能的大小与参考平面的选取有关,故C正确。重力势能是标量,正负不表示方向,故D错误。
2.(多选)西双湖风景区内的十七孔桥(如图甲)是除水晶塔之外的又一标志性建筑,它不仅是南北两湖的分界点,更是联系东西两方景区的交通要冲,其模型可简化为图乙。已知孔桥的拱高为h,A、B两点在同一水平面上。一游客在由A点运动到B点的过程中,以下说法正确的是( )
A.游客的重力势能先增大后减小,重力先做负功后做正功
B.游客的重力势能先减小后增大,重力先做负功后做正功
C.游客的重力势能先增大后减小,重力先做正功后做负功
D.游客在整个运动过程中重力做功为零
答案:AD
解析:游客由A到桥顶,重力做负功,重力势能增大;由桥顶到B,重力做正功,重力势能减小。整个过程游客的重力势能先增大后减小,由于A、B等高,所以整个过程中重力做功为零,重力势能变化量为零,故A、D正确,B、C错误。
3.某游客领着孩子游泰山时,孩子不小心将手中的皮球滑落,球从A点滚到了山脚下的B点,高度标记如下图所示,则下列说法正确的是( )
A.从A到B的曲线轨迹长度不知道,无法求出此过程重力做的功
B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程重力做的功
C.从A到B重力做功mg(h1+h2)
D.从A到B重力做功mgh1
答案:D
解析:重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关,大小为WG=mgh1,故选项D正确。
4.一只100 g的球从1.8 m的高度处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度,g取10 m/s2,则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是( )
A.重力做功为1.8 J
B.重力做了0.55 J的负功
C.球的重力势能一定减少0.55 J
D.球的重力势能一定增加1.25 J
答案:C
解析:整个过程重力对球做正功,其大小为W=mgΔh=mg(h1-h2)=0.55 J,A、B错误。重力做正功,重力势能减少,且重力做多少正功,重力势能就减少多少,因此球的重力势能减少了0.55 J,C正确,D错误。
5.如图所示,一颗人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运动,则( )
A.卫星在A点的重力势能比在B点的重力势能大
B.卫星在B点的重力势能比在A点的重力势能大
C.卫星在A、B两点的重力势能相等
D.条件不足,无法比较
答案:B
解析:设A、B两点与地球的距离分别为hA和hB,如图所示,在AB连线上取A'点,使A与A'同处于以地心为圆心的同一圆上,则A与A'处卫星的重力势能大小相等。另外,若卫星由B运动至A',则重力做正功,重力势能减少,故有EpA6.如图所示,小明玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是( )
A.重力势能减少,弹性势能增大
B.重力势能增大,弹性势能减少
C.重力势能减少,弹性势能减少
D.重力势能不变,弹性势能增大
答案:A
解析:将弹簧向下压缩的过程中,弹簧压缩量增大,弹性势能增大,重力做正功,重力势能减少,故A正确。
7.如图所示,质量为m的小球,用一长为l的细线悬于O点,将悬线拉直成水平状态,并给小球一个向下的速度让小球向下运动,O点正下方D处有一钉子,小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动,并经过C点,若已知O、D两点间的距离lOD=23l,则小球由A点运动到C点的过程中,重力势能减少了多少?重力做功为多少?
答案:13mgl 13mgl
解析:从A点运动到C点,小球下落高度h=13l
故重力做功WG=mgh=13mgl
重力势能的变化量
ΔEp=-WG=-13mgl
负号表示小球的重力势能减少了。
能力提升
1.如图所示,一质量为m、边长为a的正方体物块与地面间的动摩擦因数为μ=0.1。为使它水平移动距离a,可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法,则下列说法正确的是( )
A.将它翻倒比平推前进做功少
B.将它翻倒比平推前进做功多
C.两种情况做功一样多
D.两种情况做功多少无法比较
答案:B
解析:使物块水平移动距离a,若将它翻倒一次,需要克服重力做功,使其重心位置由离地h1=a2增加到h2=22a,所以至少需要做功W1=mg(h2-h1)=2-12mga;而缓慢平推需要做功W2=μmga=0.1mga2.物体从某高度处做自由落体运动,以地面为参考平面,在下面所示的图像中,能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是( )
答案:B
解析:设物体开始下落时的重力势能为Ep0,物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp=mgh,故物体下落高度h时的重力势能Ep=Ep0-ΔEp=Ep0-mgh,即Ep-h图像为倾斜直线,B正确。
3.如图所示,原来静止的物体沿不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上,轨道高度为h1,桌面距地面高为h2,物体质量为m,重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
A.物体沿竖直轨道下滑到桌面上,重力势能减少最少
B.物体沿曲线轨道下滑到桌面上,重力势能减少得最多
C.以桌面为参考平面,物体重力势能减少mgh1
D.以地面为参考平面,物体重力势能减少mg(h1+h2)
答案:C
解析:重力做功与路径无关,所以无论沿哪条轨道下落,重力做功相同,重力做功WG=mgh1,再由WG=-ΔEp,得ΔEp=-mgh1,即物体重力势能减少mgh1,故C正确,A、B、D错误。
4.如图甲所示,一滑块沿光滑的水平面向左运动,与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短,然后反向弹回,弹簧始终处在弹性限度内。图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像。则弹簧的压缩量由8 cm变为4 cm时,弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为( )
A.3.6 J、-3.6 JB.-3.6 J、3.6 J
C.1.8 J、-1.8 JD.-1.8 J、1.8 J
答案:C
解析:F-x图像与x轴围成的面积表示弹力做的功,则W=12×0.08×60 J-12×0.04×30 J=1.8 J,根据W=-ΔEp知,弹性势能的变化量为-1.8 J,C正确。
5.在水平地面上平铺n块砖,每块砖的质量均为m,厚度均为h,如图所示。若将砖一块一块地竖直叠放起来,在此过程中,重力做多少功?重力势能如何变化?变化了多少?已知重力加速度为g。
答案:-n(n-1)2mgh 重力势能增加 增加了n(n-1)2mgh
解析:砖由平放在地面上到把它们一块块地竖直叠放起来,克服重力所做的功等于砖增加的重力势能。
取n块砖整体为研究对象,原来整体重心距地面高度为h2,叠放起来后整体重心距地面高度为12nh,故WG=nmgΔh=nmg12h-12nh=-n(n-1)2mgh
重力做负功,重力势能增加,增加了n(n-1)2mgh。
6.在离地面80 m处无初速度释放一小球,小球质量为m=200 g,不计空气阻力,g取10 m/s2,取最高点所在水平面为参考平面,求:
(1)在第2 s末小球的重力势能;
(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量。
答案:(1)-40 J (2)50 J 减少50 J
解析:(1)在第2 s末小球离参考平面的高度
h=-12gt2=-12×10×22 m=-20 m
重力势能Ep=mgh=0.2×10×(-20) J=-40 J。
(2)在第3 s末小球离参考平面的高度
h'=-12gt'2=-12×10×32 m=-45 m
第3 s内重力做功
W=mg(h-h')=0.2×10×(-20+45) J=50 J
故小球的重力势能减少50 J。