鲁科版高中物理必修第二册课后习题 第1章 功和机械能 第4节 势能及其改变.docVIP

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第4节势能及其改变

必备知识基础练

1.将一个物体由A移至B,重力做功(D)

A.与运动过程中是否存在阻力有关

B.与物体沿直线或曲线运动有关

C.与物体是做加速、减速或匀速运动有关

D.与物体初、末位置高度差有关

解析将物体由A移至B,重力做功只与物体初、末位置高度差有关,故D正确。

2.一实心铁球和一实心木球质量相等,将它们放在同一水平面上,下列结论正确的是(C)

A.铁球的重力势能大于木球的重力势能

B.铁球的重力势能等于木球的重力势能

C.铁球的重力势能小于木球的重力势能

D.上述三种情况都有可能

解析由于铁球和木球的密度不同,所以质量相等的铁球和木球比较,木球的体积较大,放在同一水平地面上时,木球的重心高,因此木球的重力势能大于铁球的重力势能,选项C正确。

3.如图所示,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距13

A.19mgl B.16mgl C.13mgl

解析根据题意,此过程中外力做的功等于细绳增加的重力势能,MQ的下半部分质量为m3的重心升高了l3,故增加的重力势能为ΔEp=mg3×l

4.如图所示,在水平面上平铺着n块砖,每块砖的质量为m,厚度为h,如果人工将砖一块一块地叠放起来,那么人至少做功(B)

A.n(n-1)mgh B.12

C.n(n+1)mgh D.12

解析取n块砖的整体为研究对象,叠放起来后整体的重心距地面12nh,原来的重心距地面12h,故有W=ΔEp=nmg×12nh-nmg×1

5.(浙江湖州高一期中)如图所示,质量为m的小球,从A点下落到地面上的B点,若以桌面为参考平面,下列说法正确的是(D)

A.小球在A点的重力势能为mg(h1+h2)

B.小球在B点的重力势能为mgh2

C.整个下落过程中小球的重力势能减少mgh1

D.整个下落过程中小球的重力势能减少mg(h1+h2)

解析由于以桌面为参考平面,小球在A点的重力势能为mgh1,A错误;以桌面为参考平面,小球在B点的重力势能为-mgh2,B错误;由于重力势能的变化与高度差有关,故整个下落过程中小球的重力势能减少mg(h1+h2),C错误,D正确。

6.质量为m的物体,沿倾角为α的光滑斜面由静止下滑,当下滑t(s)时重力势能减少量为。?

解析物体下滑的加速度a=gsinα,t秒时物体下滑的距离s=12at2=12gt2sinα,下滑的高度h=ssinα,物体重力势能的减少ΔEp=mgh=12mg2t2

答案12mg2t2sin2

关键能力提升练

7.(多选)(浙江宁波高一月考)如图所示,小球m从A点(距轻弹簧上端为h)由静止开始下落,到C点速度为零(弹簧的最大压缩量为x),弹簧的劲度系数为k,不计空气阻力,则在小球从与弹簧接触至运动到最低点C的过程中,下列说法错误的是(AB)

A.小球先超重后失重

B.小球的速度立刻减小直至为0

C.当弹簧的压缩量为mgk

D.弹簧弹性势能的最大值为mg(h+x)

解析小球从与弹簧接触至运动到最低点C的过程中,弹簧弹力从0逐渐变大,一开始弹力小于重力,合力方向向下,加速度方向向下,小球向下加速,处于失重状态,当弹力大于重力后,合力方向向上,加

速度方向向上,小球向下减速,处于超重状态,A、B错误,满足题意要求;当弹簧弹力等于小球重力时,小球的加速度为0,此时小球速度达到最大,动能最大,设此时弹簧的压缩量为g,解得x1=mgk,C正确,不满足题意要求;小球从A点到最低点C的过程中,根据动能定理可知mg(h+g(h+g(h+处无初速度释放一小球,小球质量为m=200g(不计空气阻力,g取10m/s2

(1)在第2s末小球的重力势能。

(2)在第3s内重力所做的功和重力势能的变化量。

解析(1)在第2s末小球所处的高度

h=-12gt2=-12×10×2

重力势能Ep=mgh=0.2×10×(-20)J=-40J

Ep0说明小球在参考平面的下方。

(2)在第3s末小球所处的高度

h=-12gt2=-12×10×3

第3s内重力做功

W=mg(h-h)=0.2×10×(-20+45)J=50J,即小球的重力势能减少50J。

答案(1)-40J(2)50J减少50J