1、1课时提升作业 十六 重 力 势 能(20分钟 50 分)一、选择题(本题共 3小题,每小题 7分,共 21分)1.下列关于重力势能的几种理解,正确的是 ( )A.重力势能等于零的物体,一定不会对别的物体做功B.放在地面上的物体,它的重力势能一定等于零C.选取地面为参考平面,从不同高度将某一物体抛出,落地时物体的重力势能相等D.重力势能及重力势能的变化均与零势能参考平面有关【解析】选 C。重力势能为零的物体可能还有动能,所以可能会对别的物体做功,A 错误;重力势能与零势能面的选取有关,如果不选地面为零势能面,则放在地面上的物体的重力势能就不为零,B 错误;物体落地时的高度相对参考面高度是相同的
2、,根据 Ep=mgh,所以重力势能相等,C 正确;重力势能与零势能参考平面有关,重力势能的变化与零势能参考平面无关,D 错误。2.如图所示,静止的物体沿不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上,轨道高度为 H,桌面距地面高为 h,物体质量为 m,重力加速度为 g,则以下说法正确的是 ( )A.物体沿竖直轨道下滑到桌面上,重力势能减少最少B.物体沿曲线轨道下滑到桌面上,重力势能减少最多C.以桌面为参考平面,物体重力势能减少 mgHD.以地面为参考平面,物体重力势能减少 mg(H+h)【解析】选 C。重力做功与路径无关,所以无论沿哪条轨道下落,重力做功相同,重力做功W=mgH,再由 W=-E p,所
3、以 E p=-mgH,即物体重力势能减少 mgH,故 C正确,A、B、D 错误。3.有关重力势能的变化,下列说法中错误的是 ( )A.物体受拉力和重力作用向上运动,拉力做功是 1 J,但物体重力势能的增加量有可能不是 1 J2B.从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛,落到地面上时,物体重力势能的变化是相同的C.从同一高度落下的物体到达地面,考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的D.物体运动中重力做功是-1 J,但物体重力势能的增加量不是 1 J【解析】选 D。据重力做功的特点:与经过的路径无关,与是否受其他力无关,只取决于始末位置的高度差,再根据重力做功等于重力势能
4、的减少量可知,B、C 对,D 错;对于 A选项,当物体加速运动时,克服重力做功少于 1 J,重力势能增加量少于 1 J,物体减速运动时,克服重力做功即重力势能增加量大于 1 J,只有物体匀速向上运动时,克服重力做功即重力势能增加量才是 1 J,A对。二、计算题(10 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)4.质量为 5 kg的钢球,从离地面 100 m高处自由下落 1 s。g 取 10 m/s2。(1)选取地面为参考平面,1 s 内钢球重力势能减少了多少?1 s 末钢球的重力势能为多少?(2)如果选取地面上方 1 m处的平面为参考平面,1 s 末它的重力势能为多少?(3)如
5、果选取自由下落的出发点所在水平面为参考平面,1 s 末它的重力势能为多少?【解析】(1)1 s 内钢球下落的高度为h= gt2= 1012 m=5 m12减少的重力势能 E p=mgh=5105 J=250 J1 s末钢球离地面的高度为h1=(100-5) m=95 m1 s末钢球的重力势能为Ep1=mgh1=51095 J=4 750 J。(2)1 s末钢球离地面上方 1 m处的平面的高度为h2=(95-1) m=94 m此时钢球的重力势能为Ep2=mgh2=51094 J=4 700 J。(3)1 s末钢球离出发点的竖直距离为 5 m此时钢球的重力势能为Ep3=510(-5)J=-250
6、J。3答案:(1)250 J 4 750 J (2)4 700 J (3)-250 J1.(6分)(多选)(2018成都高一检测)如图所示,倾角 =30的光滑斜面固定在地面上,长为 l、质量为 m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平。用细线将质量为 2m的物块与软绳连接,物块由静止释放后向下运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此过程中 ( )A.物块的重力势能减小 2mglB.软绳的重力势能减少了 mgl14C.物块重力做的功小于 2mglD.物块克服细线拉力做的功为 2mgl【解析】选 A、B。软绳离开斜面时物块下降高度为 l,物块重力做的功等于
7、 2mgl,物块重力势能的减少量为 2mgl,选项 A正确、C 错误;软绳的重心下移了 ,故其重力势能减少了4mgl,选项 B正确;物块加速下落 ,细线上拉力小于物块的重力,物块克服细线的拉力做功小14于 2mgl,选项 D错误。2.(13分)两个底面积都是 S的圆桶放在同一水平面上,桶内装水,水面高度分别为 h1和 h2,如图所示。已知水的密度为 。现把连接两桶的阀门打开,不计摩擦阻力,当两桶水面高度相等时,水的重力做功多少?重力势能变化多少?【解析】圆桶中水的总质量为 m=S(h 1+h2),4对于圆桶中的水,当两边水面高度相等时,相当于质量为 m=S 的水下降了1-22h= ,1-22水的重力做功WG = mgh =gS( )2,1-22水的重力势能变化E p = -WG =-gS( )2 ,1-22负号表示减少。答案:gS( )2 减少 gS( )21-22 1-22
