已編輯 第4節(jié)《重力勢(shì)能》含答案解析1611

-9-第七章第4節(jié)《重力勢(shì)能》【課前預(yù)習(xí)練】:1．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(shuō)法正確的是()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，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2．關(guān)于重力勢(shì)能的說(shuō)法中正確的是()A．質(zhì)量大的物體其重力勢(shì)能大B．位置高的物體其重力勢(shì)能大C．水平地面上的物體重力勢(shì)能都相等D．水平地面上方物體的重力勢(shì)能有可能比水平地面下方物體的重力勢(shì)能小3．關(guān)于重力做功和物體重力勢(shì)能的變化，下面說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少B．當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加C．重力做功的多少與參考平面的選取無(wú)關(guān)D．重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功【課堂探究練】：【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一重力做功的特點(diǎn)1．如圖1所示，A點(diǎn)距地面高為h，B點(diǎn)在地面上，一物體沿兩條不同的路徑ACB和ADB由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則()A．沿路徑ACB重力做的功多一些B．沿路徑ADB重力做的功多一些C．沿路徑ACB和路徑ADB重力做的功一樣多D．無(wú)法判斷沿哪條路徑重力做的功多一些圖12.如圖2所示，質(zhì)量為m的小球從高度為h的斜面上的A點(diǎn)滾下，經(jīng)水平面BC后再滾上另一斜面，當(dāng)它到達(dá)eq\f(h,3)處的D點(diǎn)時(shí)，速度為零，在這個(gè)過(guò)程中，重力做功為()A.eq\f(mgh,3)B.eq\f(2mgh,3)C．mghD．0圖2知識(shí)點(diǎn)二重力勢(shì)能3．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()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．物體與零勢(shì)能面的距離越大，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4．樓上某房間地板高出樓外地面4m，窗臺(tái)比地板高1m．一個(gè)質(zhì)量為10kg的重物分別放在窗臺(tái)上A處、地板上B處和樓外地面上C處．(g取9.8m/s2)(1)以樓外地面為參考平面(零勢(shì)能面)，重物在A、B、C三處的重力勢(shì)能分別為EpA＝________EpB＝________.EpC＝________.(2)以該房間地板為參考平面，重物在A、B、C三處的重力勢(shì)能分別為EpA＝________，EpB＝________，EpC＝________.(3)重物在A、B兩處的重力勢(shì)能之差EpA－EpB＝，A、C兩處的重力勢(shì)能之差EpA－EpC＝________.(4)物體在某處的重力勢(shì)能的量值，跟參考平面的選取____關(guān)．【方法技巧練】一、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系5．關(guān)于重力勢(shì)能與重力做功，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增加量B．在同一高度，將物體以初速度v0向不同方向拋出，從拋出到落地的過(guò)程中，重力所做的功相等，物體所減少的重力勢(shì)能一定相等C．重力勢(shì)能等于零的物體，不可能對(duì)別的物體做功D．用手托住一個(gè)物體勻速上舉時(shí)，手的支持力所做的功等于物體克服重力所做的功與物體所增加的重力勢(shì)能之和6．質(zhì)量為m的小球從離桌面高度為H處由靜止下落，桌面離地高度為h，如圖3所示．若以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)過(guò)程中小球重力勢(shì)能的變化分別為()A．mgh，減少mg(H－h(huán))B．mgh，增加mg(H＋h)C．－mgh，增加mg(H－h(huán))D．－mgh，減少mg(H＋h)圖37.如圖4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.如果人工將磚一塊一塊地疊放起來(lái)，那么人至少做功()A．n(n－1)mghB.eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mghD.eq\f(1,2)n(n＋1)mgh圖4二、重力勢(shì)能變化量的求解方法8．如圖5所示，兩個(gè)底面積都是S的圓筒，用一根帶有閥門(mén)的細(xì)管相連通，放在水平地面上．兩桶內(nèi)盛有密度為ρ的水，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)兩桶液面的高度分別為h1和h2，現(xiàn)將連接兩桶的管道閥門(mén)打開(kāi)，讓左側(cè)桶中的水緩慢流入右側(cè)桶內(nèi)，最后兩桶液面的高度相同，求在此過(guò)程中水的重力勢(shì)能的變化量？圖5【課后鞏固練】：1．關(guān)于重力勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是()A．重力勢(shì)能的大小只由物體本身決定B．重力勢(shì)能恒大于零C．在地面上的物體，它具有的重力勢(shì)能一定等于零D．重力勢(shì)能是物體和地球所共有的2．下列關(guān)于物體的重力勢(shì)能的說(shuō)法中正確的是()A．物體的重力勢(shì)能值隨選擇的參考平面的不同而不同B．物體的重力勢(shì)能實(shí)際上是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的C．重力對(duì)物體做正功，則物體的重力勢(shì)能增加D．物體位于所選的參考平面以下時(shí)，物體的重力勢(shì)能為負(fù)值3．關(guān)于對(duì)重力勢(shì)能的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．重力勢(shì)能是一個(gè)定值B．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能減少C．放在地面上的質(zhì)量相同的物體，它們的重力勢(shì)能一定相等D．重力勢(shì)能是物體和地球共有的，而不是物體單獨(dú)具有的4．物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服重力做功50J，則()A．重力做功50JB．物體的重力勢(shì)能一定增加50JC．物體的動(dòng)能一定減少了50JD．重力對(duì)物體做功－50J5．一實(shí)心鐵球和一實(shí)心木球質(zhì)量相等，將它們放在同一水平面上，下列結(jié)論正確的是()A．鐵球的重力勢(shì)能大于木球的重力勢(shì)能B．鐵球的重力勢(shì)能等于木球的重力勢(shì)能C．鐵球的重力勢(shì)能小于木球的重力勢(shì)能D．上述三種情況都有可能6．關(guān)于重力做功與重力勢(shì)能改變的下列說(shuō)法中正確的是()A．物體在運(yùn)動(dòng)中只受地球的吸引力作用時(shí)，則重力勢(shì)能一定改變B．只要重力對(duì)物體做功，物體的重力勢(shì)能一定改變C．物體在重力與彈力作用下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則物體的重力勢(shì)能一定不變D．物體從A點(diǎn)沿不同軌跡運(yùn)動(dòng)到位置較低的B點(diǎn)，則重力做功相同，重力勢(shì)能變化相同7．一質(zhì)量為m的物體被人用手由靜止豎直向上以加速度a勻加速提升h.關(guān)于此過(guò)程，下列說(shuō)法中不正確的是()A．提升過(guò)程中手對(duì)物體做功m(a＋g)hB．提升過(guò)程中合外力對(duì)物體做功mahC．提升過(guò)程中物體的重力勢(shì)能增加m(a＋g)hD．提升過(guò)程中物體克服重力做功mgh8．在高處的某一點(diǎn)將兩個(gè)質(zhì)量相同的小球以相同速率v0分別豎直上拋和豎直下拋，下列結(jié)論正確的是(不計(jì)空氣阻力)()A．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球所做的功相等B．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球做的功都是正功C．從拋出到剛著地，重力對(duì)兩球所做功的平均功率相等D．兩球剛著地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相等9.如圖6所示，質(zhì)量為m的小球，用一長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸吊于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處有一小釘，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后，以D為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)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的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了____，重力做功為_(kāi)_______．圖610．質(zhì)量為3kg的物體放在高4m的平臺(tái)上，g取10m/s2.求：(1)物體相對(duì)于平臺(tái)表面的重力勢(shì)能是多少？(2)物體相對(duì)于地面的重力勢(shì)能是多少？(3)物體從平臺(tái)落到地面上，重力勢(shì)能變化了多少？重力做的功是多少？11．質(zhì)量是100g的球從1.8m的高處落到水平板上，彈回到1.25m的高度，在整個(gè)過(guò)程中重力對(duì)球所做的功為多少？球的重力勢(shì)能變化了多少？第七章第4節(jié)《重力勢(shì)能》答案解析【課前預(yù)習(xí)練】:1．D[對(duì)同一物體而言，重力做功的特點(diǎn)與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)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)能也必增加多少，故選D.]點(diǎn)評(píng)對(duì)同一物體而言，重力對(duì)物體所做的功只跟物體初、末位置的高度有關(guān)，跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，物體沿閉合的路徑運(yùn)動(dòng)一周，重力做功為零，其實(shí)恒力(大小、方向均不變)做功都具有這一特點(diǎn)．2．D[重力勢(shì)能Ep＝mgh，是相對(duì)值，與參考平面的選取有關(guān)，故A、B錯(cuò)．參考平面不選水平地面時(shí)，Ep≠0，分析可知，D正確．]3．ABC[重力做正功，物體下降，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，物體升高，重力勢(shì)能增加；重力做功的多少與重力及初、末位置的高度差有關(guān)，與參考平面的選取無(wú)關(guān)．]【課堂探究練】:1．C2.B3.D4．(1)490J392J0(2)98J0－392J(3)98J490J(4)有點(diǎn)評(píng)重力勢(shì)能具有相對(duì)性．重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝mgh是與參考平面的選擇有關(guān)的，式中的h是物體重心到參考平面的高度．當(dāng)物體在參考平面以上時(shí)，重力勢(shì)能Ep為正值；當(dāng)物體在參考平面以下時(shí)，重力勢(shì)能Ep為負(fù)值．注意物體重力勢(shì)能正負(fù)的物理意義是表示比零勢(shì)能大還是?。?物體在參考平面上時(shí)重力勢(shì)能為零)5．AB6．D[小球落地點(diǎn)在參考平面以下，其重力勢(shì)能為負(fù)值，即－mgh；初態(tài)重力勢(shì)能Ep1＝mgH，末態(tài)重力勢(shì)能Ep2＝－mgh，重力勢(shì)能的變化量ΔEp＝Ep2－Ep1＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)，負(fù)號(hào)表示減少．重力勢(shì)能的變化也可以根據(jù)重力做功來(lái)判斷，小球下落過(guò)程中重力做正功，所以重力勢(shì)能減少量為WG＝mg(H＋h)．]方法總結(jié)(1)重力做正功時(shí)，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能等于物體重力所做的功．(2)重力做負(fù)功時(shí)，重力勢(shì)能增加，增加的重力勢(shì)能等于物體克服重力所做的功．(3)重力對(duì)物體所做的功等于物體重力勢(shì)能變化量的負(fù)值．7．B[本題重在分析各塊磚的重心位置變化情況，從而找出n塊磚的重力勢(shì)能變化情況．把n塊磚看做一個(gè)整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢(shì)能面，n塊磚都平放在地面上時(shí)，其重心都在eq\f(h,2)高處，所以這n塊磚的初始重力勢(shì)能為E1＝eq\f(nmgh,2).當(dāng)n塊磚疊放在一起時(shí)，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)處，所以末態(tài)重力勢(shì)能為E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少要等于重力勢(shì)能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).]方法總結(jié)把n塊磚當(dāng)作一個(gè)整體，分析初、末態(tài)的勢(shì)能，是解決該題的關(guān)鍵．也可以分析出第一塊磚的初、末態(tài)的勢(shì)能，求出每一塊磚末態(tài)的勢(shì)能，進(jìn)而求出所有磚勢(shì)能的變化量．顯然整體的研究更為方便．8.eq\f(ρgSh1－h(huán)22,4)解析以部分水為研究對(duì)象，如圖所示，打開(kāi)閥門(mén)，當(dāng)兩桶水液面相平時(shí)，相當(dāng)于將圖中左側(cè)桶中陰影部分的水移至圖中右側(cè)桶中的上方，這部分水的質(zhì)量為：Δm＝eq\f(ρSh1－h(huán)2,2)，重心下降Δh＝eq\f(h1－h(huán)2,2)，故重力勢(shì)能減少了eq\f(ρgSh1－h(huán)22,4).方法總結(jié)解答流體重力勢(shì)能的變化及重力做功問(wèn)題，用“填補(bǔ)法”比較簡(jiǎn)捷，解法技巧是以部分液體為研究對(duì)象，把這部分液體填補(bǔ)到相應(yīng)的位置，這一部分液體的重力勢(shì)能變化相當(dāng)于整體重力勢(shì)能的變化，其實(shí)質(zhì)就是等效法．【課后鞏固練】：1．D[根據(jù)Ep＝mgh知，重力勢(shì)能由物體所受的重力和它所處的高度共同決定，故A錯(cuò)．重力勢(shì)能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的，故D正確．重力勢(shì)能是相對(duì)量，只有相對(duì)于一個(gè)參考平面，重力勢(shì)能才有確定值，在地面上的物體，重力勢(shì)能不一定為零，故C錯(cuò)．重力勢(shì)能有正負(fù)，故B錯(cuò)．]2．ABD3.BD4.BD5．C[由于鐵球和木球的密度不同，所以質(zhì)量相等的鐵球和木球比較，木球的體積較大，放在同一水平地面上時(shí)，木球的重心高，因此木球的重力勢(shì)能大于鐵球的重力勢(shì)能，選項(xiàng)C正確．]6．BD7．C[對(duì)物體：F－mg＝ma所以手對(duì)物體做功W1＝Fh＝m(g＋a)h，故A正確；合外力的功W合＝F合h＝mah，B正確；物體上升h，克服重力做功mgh，重力勢(shì)能增加mgh，C錯(cuò)，D對(duì)．]8．ABD[重力做功只與物體所受到的重力的大小以及物體所處的初、末位置有關(guān)，而重力的功率計(jì)算公式為P＝mgv，它與重力的大小以及物體沿重力方向的速度有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)．]9.eq\f(1,3)mgLeq\f(1,3)mgL解析小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，高度差為h＝eq\f(1,3)L，所以重力做功WG＝eq\f(1,3)mgL；由重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系，知WG＝－ΔEp，所以小球的重力勢(shì)能減少了eq\f(1,3)mgL.10．(1)0(2)120J(3)－120J120J解析解法一：(1)相對(duì)于平臺(tái)表面h＝0，Ep＝mgh＝0(2)相對(duì)于地面，物體重力勢(shì)能為Ep＝mgh＝3×10×4J＝120J(3)物體從平臺(tái)表面下落到地面上，以平臺(tái)為參考面，有Ep1＝0.Ep2＝mgh＝3×10×(－4)J＝－120JΔEp＝Ep2－Ep1＝－120J重力勢(shì)能減少了120J，重力做的功為WG＝mgh＝120J或WG＝Ep