2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律第二節(jié)重力勢(shì)能作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGE1-其次節(jié)重力勢(shì)能eq\f(合格考訓(xùn)練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共7小題，每題6分，共42分)1．如圖所示虛線是一跳水運(yùn)動(dòng)員在跳水過(guò)程中其重心運(yùn)動(dòng)的軌跡，則從起跳至入水的過(guò)程中，該運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能(C)A．始終減小 B．始終增大C．先增大后減小 D．先減小后增大解析：運(yùn)動(dòng)員的重心先上升后降低，故其重力勢(shì)能先增大后削減，所以選項(xiàng)C正確。2．如圖所示，一小球貼著光滑曲面自由滑下，依次經(jīng)過(guò)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(wú)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：依據(jù)重力勢(shì)能的概念，易判選項(xiàng)B錯(cuò)誤，A、C、D正確。3．大型拱橋的拱高為h，弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，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(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是(D)A．由A到B的過(guò)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，總的變更量為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，總的變更量為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，總的變更量為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。4．如圖所示，一輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過(guò)程中(C)A．重力做正功，彈力不做功B．重力做正功，彈力做正功C．若用與彈簧原長(zhǎng)相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做正功，彈力不做功D．若用與彈簧原長(zhǎng)相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做功不變，彈力不做功解析：重力做正功，彈簧彈力做負(fù)功，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，若用等長(zhǎng)細(xì)繩代替重力做功，彈力不做功，但重力做的功不同，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。5．(2024·江蘇海安高級(jí)中學(xué)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(wú)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)能恒久為正值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．兩小球剛起先從A和B兩處無(wú)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Ep＝mgh，具有相對(duì)性，假如選A、P、B三點(diǎn)在零勢(shì)能參考面上，則兩球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的重力勢(shì)能恒為負(fù)值；假如選C點(diǎn)在零勢(shì)能參考面上，則兩球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的重力勢(shì)能恒為正值。另外，重力做功跟路徑無(wú)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，兩球從起先運(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。6．在光滑的水平面上，物體A以較大速度va向前運(yùn)動(dòng)，與以較小速度vb向同一方向運(yùn)動(dòng)的、連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用，如圖所示。在相互作用的過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能最大時(shí)(B)A．va>vb B．va＝vbC．va<vb D．無(wú)法確定解析：當(dāng)兩物體A、B第一次相距最近時(shí)，va＝vb，彈簧壓縮量最大，彈性勢(shì)能最大，B正確。7．蹦極是一項(xiàng)戶外休閑活動(dòng)。體驗(yàn)者站在約40m以上高度的位置，用原長(zhǎng)為20m的彈性繩固定住后跳下，落地前彈起，反復(fù)彈起落下。忽視空氣阻力的影響，在人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是(C)A．第一次下落過(guò)程中，游客能體驗(yàn)失重感的位移為20mB．第一次下落20m后，游客起先做減速運(yùn)動(dòng)C．當(dāng)游客下落到最低點(diǎn)時(shí)，彈性繩的彈性勢(shì)能最大D．第一次到達(dá)最低點(diǎn)的瞬間，人的重力勢(shì)能為零解析：在繩子向上的拉力等于重力的位置，人的加速度為零，該位置以上做加速運(yùn)動(dòng)，該位置以下做減速運(yùn)動(dòng)，故A、B錯(cuò)；人到最低點(diǎn)時(shí)彈性繩形變量最大，則彈性繩的彈性勢(shì)能最大，故C正確；重力勢(shì)能與零勢(shì)能面的選取有關(guān)，D錯(cuò)誤。二、非選擇題8．(8分)如圖所示，一條鐵鏈長(zhǎng)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(kāi)地面的瞬間，鐵鏈克服重力做功為多少？鐵鏈的重力勢(shì)能變更了多少？(g取9.8m/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＝eq\f(l,2)，因而克服重力所做的功為W＝eq\f(1,2)mgl＝eq\f(1,2)×10×9.8×2J＝98J，鐵鏈的重力勢(shì)能增加了98J。9．(10分)世界聞名撐桿跳高運(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(wèn)題：(g取10m/s2)(1)他最終跳過(guò)6.14m時(shí)，至少克服重力做多少功？(2)他的重力勢(shì)能變更了多少？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(guò)橫桿的過(guò)程中克服重力所做的功，應(yīng)當(dāng)先考慮運(yùn)動(dòng)員重心上升的高度，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(guò)程中，人的重心上升的高度為：h＝6.14m－0.915m＝5.225m，在人重心上升的過(guò)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(shì)能增加了4284.5J。eq\f(等級(jí)考訓(xùn)練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題7分，共21分)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(guò)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(guò)程中，與地球的距離r不斷變更，相當(dāng)于一個(gè)物體距地面的高度在變更，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，質(zhì)量相等的兩木塊間連有一彈簧，今用力F緩慢向上提A，直到B恰好離開(kāi)地面。起先時(shí)物體A靜止在彈簧上面，設(shè)起先時(shí)彈簧彈性勢(shì)能為Ep1，B剛要離開(kāi)地面時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep2，則關(guān)于Ep1、Ep2大小關(guān)系及彈性勢(shì)能變更量ΔEp，下列推斷中正確的是(A)A．Ep1＝Ep2 B．Ep1>Ep2C．ΔEp>0 D．ΔEp<0解析：起先時(shí)彈簧形變量為x1，有kx1＝mg，物體B離開(kāi)地面時(shí)彈簧形變量為x2，有kx2＝mg，由于x1＝x2，所以Ep1＝Ep2，ΔEp＝0，故選項(xiàng)A正確。3．(多選)豎直上拋一個(gè)小球，從拋出到落回原拋出點(diǎn)的過(guò)程中，它的速度、重力勢(shì)能、位移、加速度隨時(shí)間變更的函數(shù)圖像(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(guò)程重力勢(shì)能增大，下落過(guò)程則減小，回到原點(diǎn)變?yōu)榱悖蚨鳥(niǎo)正確；因?yàn)槲灰剖冀K在拋出點(diǎn)上方，所以始終為負(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4．(9分)如圖所示，質(zhì)量為m的小球，用一長(zhǎng)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(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點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能削減了多少？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(shì)能的變更量ΔEp＝－WG＝－eq\f(1,3)mgl負(fù)號(hào)表示小球的重力勢(shì)能削減了。5．(10分)北京奧運(yùn)會(huì)女子蹦床決賽中，中國(guó)小將何雯娜表現(xiàn)突出，以總分37.80分的成果為中國(guó)蹦床隊(duì)奪得首枚