高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第4節(jié) 重力勢(shì)能課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

1、第七章第四節(jié) 重力勢(shì)能 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(14題為單選題，5題為多選題)1如圖所示，一小球貼著光滑曲面自由滑下，依次經(jīng)過a、b、c三點(diǎn)。以下表述錯(cuò)誤的是(b)a若以地面為參考平面，小球在b點(diǎn)的重力勢(shì)能比c點(diǎn)大b若以a點(diǎn)所在的水平面為參考平面，小球在b點(diǎn)的重力勢(shì)能比c點(diǎn)小c若以b點(diǎn)所在的水平面為參考平面，小球在c點(diǎn)的重力勢(shì)能小于零d無論以何處水平面為參考平面，小球在b點(diǎn)的重力勢(shì)能均比c點(diǎn)大解析：根據(jù)重力勢(shì)能的概念，易判選項(xiàng)b錯(cuò)誤，a、c、d正確。2沿著高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，下列說法正確的是(d)a沿坡度小的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多b沿坡度大

2、、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多c沿坡度小、粗糙程度大的斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)物體克服重力做功多d不管沿怎樣的斜面運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢(shì)能也相同解析：重力做功的特點(diǎn)是重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只與初、末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論是光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，物體克服重力做多少功(重力做多少負(fù)功)，它的重力勢(shì)能必增加多少。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)的d點(diǎn)時(shí)，速度為零，在這個(gè)過程中，重力做功為(b)a b cmgh d0解析：根據(jù)重力做功的特點(diǎn)得wmg(h1h2)，故答案為b。4大

3、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，以下說法正確的是(d)a由a到b的過程中，汽車的重力勢(shì)能始終不變，重力始終不做功b汽車的重力勢(shì)能先減小后增加，總的變化量為0，重力先做負(fù)功，后做正功，總功為零c汽車的重力勢(shì)能先增大后減小，總的變化量為0，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，總的變化量為0，重力先做負(fù)功，后做正功，總功為零解析：前半階段，汽車向高處運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能增加，重力做負(fù)功；后半階段，汽車向低處運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能減小，重力做正功，選項(xiàng)d正確。5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：有摩擦作用

4、；無摩擦作用，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(shì)能的變化量ep1、ep2、ep3的關(guān)系，以下正確的是(bc)aw1>w2>w3 bw1w2w3cep1ep2ep3 dep1<ep2<ep3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(shì)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(shì)能的變化量也相同。二、非選擇題6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，鐵鏈克服重力做功為多少？鐵鏈的重力勢(shì)能變化了多少？(g取9.8m

5、/s2)答案：98j增加了98j解析：鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置提高了h，因而克服重力所做的功為wmgl×10×9.8×2j98j，鐵鏈的重力勢(shì)能增加了98j。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(qǐng)你回答以下兩個(gè)問題：(g取10m/s2)(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(shì)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

6、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：h6.14m0.915m5.225m，在人重心升高的過程中，克取重力所做的功為：wmgh82×10×5.225j4284.5j；運(yùn)動(dòng)員克服重力做了功，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能增加了4284.5j。 能力提升 一、選擇題(14題為單選題，5題為多選題)1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(c)a地球引力對(duì)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(shì)能增加 d衛(wèi)星的

7、動(dòng)能增加解析：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(duì)衛(wèi)星做功，由于離地面高度的增加，引力做負(fù)功，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，故答案c正確。2如圖所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h。如果工人將磚一塊一塊地疊放起來，那么人至少做功(b)an(n1)mgh bn(n1)mghcn(n1)mgh dn(n1)mgh解析：取n塊磚的整體為研究對(duì)象，疊放起來后整體的重心距地面nh，原來的重心距地面h，故有wepnmg×nhnmg&

8、#215;hn(n1)mgh，b正確。3(揚(yáng)州中學(xué)20152016學(xué)年高一下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，acp和bdp是豎直平面內(nèi)兩個(gè)半徑不同的半圓形光滑軌道，a、p、b三點(diǎn)位于同一水平面上，c和d分別為兩軌道的最低點(diǎn)，將兩個(gè)質(zhì)量相同的小球分別從a和b兩處同時(shí)無初速釋放，則(d)a沿bdp光滑軌道運(yùn)動(dòng)的小球的重力勢(shì)能永遠(yuǎn)為正值b兩小球到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)，重力做功相等c兩小球到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能相等d兩小球剛開始從a和b兩處無初速釋放時(shí)，重力勢(shì)能相等解析：不管選哪一點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，a點(diǎn)和b點(diǎn)相對(duì)零勢(shì)能面的豎直高度均相等，所以重力勢(shì)能相等兩小球到c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能不相等。重力勢(shì)能epmgh，具有相對(duì)

9、性，如果選a、p、b三點(diǎn)在零勢(shì)能參考面上，則兩球在運(yùn)動(dòng)過程中的重力勢(shì)能恒為負(fù)值；如果選c點(diǎn)在零勢(shì)能參考面上，則兩球在運(yùn)動(dòng)過程中的重力勢(shì)能恒為正值。另外，重力做功跟路徑無關(guān)，只取決于物體在初始和終末兩點(diǎn)在豎直方向的高度，兩球從開始運(yùn)動(dòng)到達(dá)c點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)豎直高度不等，所以，重力做功不相等。4(四川成都七中20152016學(xué)年高一檢測(cè))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(b)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解析：使物塊水

10、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增加到h2a，所以至少需要做功w1mg(h2h1)mg(1)a；而緩慢平推需要做功w2mga0.1mga<w1。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(shì)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(shì)能點(diǎn))(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(shì)能點(diǎn)，所以重力勢(shì)能最初為零，上升過程重力勢(shì)能增大，下落過程則減小，

11、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odl，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？答案：mglmgl解析：從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，小球下落hl，故重力做功wgmghmgl，重力勢(shì)能的變化量epwgmgl負(fù)號(hào)表示小球的重力勢(shì)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：1.25×106j2.5×106j解析：以h表示水箱的高度。水若從a管注入，整箱水的重心升高，外界做功w1mg·vg·103×50×10×j1.25×106j。水若從b管注入，整箱水應(yīng)先升高到h的箱頂處，故外界做的功w22w12×1.25×106j2.5×106j6edb