2022年高中物理 7.4《重力势能》课时作业 新人教版必修2

2022年高中物理 7.4重力势能课时作业 新人教版必修2基础达标1某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是()A从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功B从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功C从A到B重力做功mg(Hh)D从A到B重力做功mgH【解析】重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末状态物体的高度差有关从A到B的高度差是H，故从A到B重力做功mgH，D正确【答案】D2利用超导材料和科学技术可以实现磁悬浮若磁悬浮列车的质量为20 t，因磁场间的相互作用而浮起的高度为100 mm，则该过程中磁悬浮列车增加的重力势能是(g取10 m/s2)()A20 J B200 JC2.0104 J D2.0107J【解析】因磁场间的相互作用，列车浮起的高度为100 mm，增加的重力势能为Epmgh2010310100103J2.0104J，正确选项为C.【答案】C3下列说法正确的是()A自由落体运动的物体，在第1 s内与第2 s内重力势能的减少量之比为1：3B做竖直上抛运动的物体，从抛出到返回抛出点的过程中，重力对物体所做的功为零C物体做匀速直线运动时重力势能一定不变D在平衡力的作用下运动的物体，重力势能一定不变【解析】重力势能是否变化，考查重力是否做功，自由落体运动的物体，在第1 s内与第2 s内下落高度之比为1：3，故重力势能减少量之比为1：3；竖直上抛的物体，从抛出到返回抛出点，重力做功为零【答案】AB4质量为m的物体，沿倾角为的光滑斜面由静止下滑，当下滑t时间时重力势能减少量为()A.mg2t2sin B.mg2t2Cmg2t2 D.mg2t2sin2【解析】物体在光滑斜面上下滑，加速度agsin，t时间内的位移xgt2sin，下落的高度hxsingt2sin2，所以重力势能减少了mg2t2sin2，选项D正确【答案】D5物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是()【解析】设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能减少量Epmgh，故物体下落高度h时的重力势能EpEp0EpEp0mgh，即Eph图象为倾斜直线，B正确【答案】B6一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h.关于此过程，下列说法中不正确的是()A提升过程中手对物体做功m(ag)hB提升过程中合外力对物体做功mahC提升过程中物体的重力势能增加m(ag)hD提升过程中物体克服重力做功mgh【解析】提升过程中物体的重力势能增加mgh，物体克服重力做功mgh，D对，C错；由牛顿第二定律可得Fmgma，提升过程中手对物体做功WFhm(ga)h，A对，同理可知B对【答案】C7如图所示，在水平地面上平铺着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()An(n1)mgh B.n(n1)mghCn(n1)mgh D.n(n1)mgh【解析】本题重在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Mnm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在高处，所以这n块砖的初始重力势能为E1.当n块砖叠放在一起时，其总高度为Hnh，其总的重心位置在处，所以末态重力势能为E2nmg，人做的功至少等于重力势能的增量，即WEpE2E1.【答案】B8如图所示，质量为m的小球，用一长为l的细线悬于O点，将悬线拉直成水平状态，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ODl，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？【解析】从A点运动到C点，小球下落hl，故重力做功WGmghmgl，重力势能的变化量EpWGmgl，负号表示小球的重力势能减少了【答案】mglmgl能力提升1如图所示，一质量为m、边长为a的正方体物块与地面间的动摩擦因数为0.1.为使它水平移动距离a，可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法，则下列说法中正确的是()A将它翻倒比平推前进做功少B将它翻倒比平推前进做功多C两种情况做功一样多D两种情况做功多少无法比较【解析】使物块水平移动距离a，若将它翻倒一次，需要克服重力做功，使其重心位置由离地h1增加到h2a，所以至少需要做功W1mg(h2h1)mg(1)a；而缓慢平推需要做功W2mga0.1mgaW1.【答案】B2如图所示，一质量为m，均匀的细链条长为L，置于光滑水平桌面上，用手按住一端，使L/2长部分垂在桌面下，(桌面高度大于链条长度，取桌面为零势能面)，则链条的重力势能为()A0 BmgLCmgL DmgL【解析】桌面以下部分链条的重力为mg，重心离桌面L，所以EpmgL，选项D正确【答案】D3如图所示为一个人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运动的轨迹，在卫星由近地点a运动到远地点b的过程中()A地球引力对卫星不做功B卫星运行的速率不变C卫星的重力势能增加D卫星的动能增加【解析】卫星与地球间的引力遵守平方反比定律，其作用力方向始终在卫星与地球的连线上卫星绕地球做椭圆运动的过程中，与地球的距离r不断变化，相当于一个物体距地面的高度在变化，所以地球对卫星的引力将对卫星做功，由于离地面高度的增加，引力做负功，重力势能增大，动能减小，故答案C正确【答案】C4如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则()A沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值B两小球到达C点和D点时，重力做功相等C两小球到达C点和D点时，重力势能相等D两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等【解析】不管选哪一点为零势能面，A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等，所以重力势能相等两小球到达C点和D点时，重力势能不相等重力势能Epmgh，具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体在初始和终末两点在竖直方向的高度，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度不等，所以，重力做功不相等【答案】D5一个质量为2 kg的物体，从10 m高的平台上以3 m/s的速度水平抛出，则(1)取地面为参考平面，求抛出0.4 s时间内，初态与末态的重力势能之差；(2)若取平台为参考平面，求抛出0.4 s时间内，初态与末态的重力势能之差(g取10 m/s2)【解析】抛出0.4 s，物体的下落距离hgt2100.42 m0.8 m，此时物体离地面的高度h2h1h9.2 m(1)以地面为参考平面时，刚抛出时物体的重力势能Ep1mgh1200 J，抛出0.4 s时的重力势能Ep2mgh2184 J则初态与末态的重力势能之差EpEp1Ep216 J.(2)以平台为参考平面时，初态时的重力势能Ep10，末态时的重力势能Ep2mgh16J.初态与末态的重力势能之差EpEp1Ep216 J.【答案】(1)16 J(2)16 J6.有一上端挂在墙上的长画，从画的上端到下端画轴长1.8 m，下端画轴重1 N，画重0.8 N(画面处处均匀)，如图所示现将长画从下向上卷起来，长画的重力势能增加了多少？【解析】轴重心升高的高度h11.8 m，轴增加的重力势能等于轴克服重力做的功，即Ep1G1h111.8 J1.8 J画重心升高的高度h20.9 m，画增加的重力势能等于画克服重力做的功，即Ep2G2h20.80.9 J0.72 J.故长画增加的重力势能EpEp1Ep21.8 J0.72 J2.52 J.【答案】2.52 J