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2019-2020学年高一物理人教版必修2课时作业15 重力势能

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课时作业(十五) 重力势能 [全员参与·基础练] 1.(多选)如图 7-4-8 所示,一物体从 A 点沿粗糙面 AB 与光滑面 AC 分别滑 到同一水*面上的 B 点与 C 点,则下列说法中正确的是( ) 图 7-4-8 A.沿 AB 面重力做功多 B.沿两个面重力做的功相同 C.沿 AB 面重力势能减少得多 D.沿两个面减少的重力势能相同 【解析】 物体重力做功的多少只与它运动的初、末位置的高度差有关,与 其他因素无关,所以沿两个面重力做的功相同,A 错误,B 正确;由于重力势能 的变化总等于重力所做的功,故沿两个面减少的重力势能相同,C 错误,D 正确. 【答案】 BD 2.如图 7-4-9 所示虚线是一跳水运动员在跳水过程中其重心运动的轨迹, 则从起跳至入水的过程中,该运动员的重力势能( ) A.一直减小 B.一直增大 C.先增大后减小 D.先减小后增大 图 7-4-9 【解析】 运动员的重心高度先增大后减小,所以其重力势能 Ep=mgh 也 先增大后减小,C 项正确. 【答案】 C 3.(2015·梅州高一检测)大型拱桥的拱高为 h,弧长为 l,如图 7-4-10 所示, 质量为 m 的汽车在以不变的速率 v 由 A 点运动到 B 点的过程中,以下说法正确 的是( ) 图 7-4-10 A.由 A 到 B 的过程中,汽车的重力势能始终不变,重力始终不做功 B.汽车的重力势能先减小后增加,总的变化量为 0,重力先做负功,后做 正功,总功为零 C.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为 0,重力先做正功,后做 负功,总功为零 D.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为 0,重力先做负功,后做 正功,总功为零 【解析】 前半阶段,汽车向高处运动,重力势能增加,重力做负功;后半 阶段,汽车向低处运动,重力势能减小,重力做正功,选项 D 正确. 【答案】 D 4.物体做自由落体运动,以下有*湎喽杂诘孛娴闹亓κ颇苡胂侣渌俣鹊 关系图,正确的是( ) 【解析】 设物体原来高度为 h0,具有重力势能为 Ep0=mgh0,下落过程中 有 Ep=mg???h0-12gt2???=Ep0-12mg2t2=Ep0-12mv2,即 C 正确. 【答案】 C 5.一个 100 g 的球从 1.8 m 的高处落到一个水*板上又弹回到 1.25 m 的高 度,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(g=10 m/s2)( ) A.重力做功为 1.8 J B.重力做了 0.55 J 的负功 C.物体的重力势能一定减少 0.55 J D.物体的重力势能一定增加 1.25 J 【解析】 整个过程中重力做功 WG=mgΔh=0.1×10×0.55 J=0.55 J,故重 力势能减少 0.55 J,所以选项 C 正确. 【答案】 C 6.如图 7-4-11 所示,在水*地面上*铺着 n 块砖,每块砖的质量为 m,厚 度为 h.如果工人将砖一块一块地叠放起来,那么工人至少做功( ) A.n(n-1)mgh 图 7-4-11 B.12n(n-1)mgh C.n(n+1)mgh D.12n(n+1)mgh 【解析】 本题关键在于分析各块砖的重心位置变化情况,从而找出 n 块砖 的重力势能变化. 把 n 块砖看做一个整体,其总质量是 M=nm,以地面为零势能面,n 块砖都 *放在地上时,其重心都在h2高处,所以这 n 块砖的初始重力势能为 E1=nm2gh. 当 n 块砖叠放在一起时,其总高度为 H=nh,其总的重心位置在H2 =n2h处, 所以末态重力势能为 E2=nmgH2 =n2m2gh,人做的功至少等于重力势能的增量, 即 n?n-1?mgh W=ΔEp=E2-E1= 2 . 【答案】 B 7.如图 7-4-12 所示,直杆长为 2L,中点有一转轴 O,两端分别固定质量为 2m、m 的小球 a 和 b,当杆从水*位置转到竖直位置时,小球 a 和 b 构成的系统 重力势能如何变化?变化了多少? 图 7-4-12 【解析】 b 球重力势能增加 mgL,a 球重力势能减少 2mgL,所以系统的重 力势能减少了 mgL. 【答案】 减少了 mgL 8.如图 7-4-13 所示,一条铁链长为 2 m,质量为 10 kg,放在水*地面上, 拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,铁链克服重力做功多少?(g 取 10 m/s2) 图 7-4-13 【解析】 铁链从初状态到末状态,它的重心位置提高了 h=2l ,因此铁链 克服重力做功为 W=mgh=mg2l =100 J. 【答案】 100 J [超越自我·提升练] 9.如图 7-4-14 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*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 OD=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? 图 7-4-14 【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. 【答案】 1 3mgl 1 3mgl 10.国际田联室内许可赛斯德哥尔摩站比赛中,俄罗斯撑竿跳巨星伊辛巴耶 娃以 5.01 m 的成绩打破了她自己保持的室内撑竿跳世界纪录,这是她个人第 28 次打破世界纪录.已知伊辛巴耶娃身高 1.74 m,体重 65 kg,则她从起跳到跳过 5.01 m 的过程中,为克服重力至少要做多少功?她的重力势能改变了多少?(g 取 10 m/s2) 【解析】 伊辛巴耶娃身高 1.74 m,人的重心大约在人身高的一半的位置, 即 0.87 m 处,在撑竿跳的过程中,人的重心升高的高度为



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