巩固练习 重力势能和弹性势能提高

1、【巩固练习】一、选择题：1把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中( )A重力所做的功为零 B重力所做的功为2mghC空气阻力做的功为零 D空气阻力做的功为2升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为( )Amgh Bmgh+mah Cmah Dmgh-mah3江苏省沙河抽水蓄能电站自2019年投入运行以来，在缓解电力紧张方面取得了良好的社会效益和经济效益抽水蓄能电站的工作原理是，在用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，

2、再利用蓄水池中的水发电如图所示蓄水池(上游水库)可视为长方体，有效总库容量(可用于发电)为V，蓄水后水位高出下游水面H，发电过程中上游水库水位最大落差为d统计资料表明，该电站年抽水用电为2.4108 kWh，年发电量为1.8108 kWh则下列计算结果正确的是(水的密度为，重力加速度为g，涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面)( )A能用于发电的水的最大重力势能B能用于发电的水的最大重力势能C电站的总效率达75%D该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以105 kW计)10 h4.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的

3、是( ) A阻力对系统始终做负功 B系统受到的合外力始终向下 C重力做功使系统的重力势能增加 D任意相等的时间内重力做的功相等5.1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，如图所示，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2384 km，则( ) A卫星在M点的势能大于N点的势能 B卫星在M点的角速度大于N点的角速度 C卫星在M点的加速度大于N点的加速度 D卫星在N点的速度大于7.9km/s6.如图所示，演员正在进行杂技表演由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于(

4、) A0.3 J B3 J C30 J D300 J7.一根弹簧的弹力一位移图线如图所示，那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中，弹力做的功和弹性势能的变化量为( )A3.6 J，-3.6 J B-3.6 J，3.6 JC1.8 J，-1.8 J D-1.8 J，1.8 J8.在一次演示实验中，一压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一小球，测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滚动的距离s如下表所示由此表可以归纳出小球滚动的距离s跟弹簧压缩的距离d之间的关系，并猜测弹簧的弹性势能Ep跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是(选项中k1，k2是常量)( )实验次数1234d/cm0.501.002.

5、004.00s/cm4.9820.0280.10319.5Ask1d，Epk2d Bsk1d，Epk2d2Csk1d2，Epk2d Dsk1d2，Epk2d2二、解答题：1如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2连接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2连接，下端压在桌面上（不连接），整个系统处于平衡状态现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面在此过程中，物块2的重力势能增加了_，物块1的重力势能增加了_2.如图所示，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，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统重力

6、势能如何变化? 变化了多少?3如图所示长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O点正下方，现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直求放手后小球摆到O点正下方，现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直求放手后小球摆到O点正下方的过程中：(1)球的重力做的功；(2)线的拉力做的功；(3)外力对小球做的总功4.某海湾共占面积1.0107 m2，涨潮时水深20 m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20 m不变；退潮时，坝外水位降至18m也保持不变，假如利用此水坝建水电站，且重力势能变为电能的效率是10，每天有两次涨潮，问该电站一天最多能发出多少电能?(取g10 m/s2)5. 如图所示，质量为m的物体从光

7、滑的斜面上的A点静止滑下，与固定在地面上并且沿斜面的轻质弹簧接触并将弹簧压缩至最低点B，试求当物体处在最低点时弹簧的弹性势能(已知ABx，斜面倾角为，物体在A点时弹簧处于原长状态)【答案与解析】一、选择题：1A、D解析：上升过程中重力做功为-mgh，下降过程中重力做功为mgh，所以整个过程中重力做功为零上升过程中阻力向下，故阻力做功为，下降过程中，阻力向上，故阻力做功为，所以整个过程中阻力做功为，故选A、D2A解析：要分析重力势能的变化，需分析重力做功物体随升降机上升了h，物体克服重力做功Wmgh，故物体的重力势能增加了mgh3B、C解析：不考虑下游水位变化，下游水面为零势能面，最大蓄水时重心

8、高度为，所以能用于发电的水的最大重力势能，故A错误，B正确；电站的总效率，即，故C项正确；该电站平均每天的发电量可供大城市居民用电的时间为，故D错误4. A解析：由牛顿第二定律可知合外力方向与加速度方向相同，当减速下降时，加速度方向向上，合外力方向向上，故B是错误的；由重力做功等于重力势能的减少量可判断C是错误的；由于要经历加速和减速两个过程，所以在任意相等的时间内下降的距离不同，故重力做功不相等，所以D是错误的5. B、C解析：由开普勒定律可知相同时间内扫过的面积相同，相同时间内，而，所以叫，故B正确；由可知，故C正确；卫星由M运动到N的过程中，克服万有引力做功，重力势能增大，即EpMEpN

9、，故A错误；人造地球卫星的环绕速度均小于7.9km/s，故D错误6. A解析：若一个鸡蛋大约55 g，鸡蛋抛出的高度大约为60 cm，则将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋做的功等于鸡蛋重力势能的增加量，即Wmgh5510600.33 J，A正确7. C解析：围成的面积表示弹力做的功，弹性势能减少1.8J，C对8. D解析：由本节探究的弹簧的弹性势能的表达式，知；从题中所示的表格中可以看出，d增加到原来的2倍时，s增加到原来的4倍，s与d是平方的关系，所以有，正确选项为D二、解答题：1 解析：下面的弹簧k2受到压力为，压缩量，要使k2离开桌面，m2上升的高度为，所以m2的重力势能增量弹簧是由压缩状态转

10、为拉伸状态，压缩的长度，当离开桌面时，k1伸长了，因此物块1上升的高度，故物块1的重力势能增量2系统的重力热能增加mgL解析：b球重力势能增加2mgL，a球重力势能减少mgL，所以系统的重力热能增加mgL3（1） （2）0 （3）解析：（1）小球的重力做的功与路径无关， （2）在小球下摆的过程中，线的拉力F的大小和方向都在变化，是一个变力将小球运动的圆弧轨迹无限分割，每一小段变成与圆弧相切的一小段直线，如图所示不难看出，在每一小段上线的拉力F与这一小段的位移方向总是垂直，所以，在每一小段上，线的拉力做功为零可以推知，在小球沿着圆弧下摆的过程中，线的拉力做的功为零，即线的拉力不做功（3）全过程外

11、力对小球做的总功等于球的重力所做的功，即4. 41010 J解析：关上水坝闸门，退潮后，坝内水位比坝外高出2 m，发电时坝内高出部分的水通过发电机流向坝外，最终水位从20 m降至18 m，减少的重力势能的一部分转化为电能，由可以算出减少的重力势能，从而就能算出所发的电能 设海湾面积为S，则打开闸门流过发电站的水的体积最多为hS，h为水面高度差，水的质量为重力势能的减少量为 一天最多发出电能为 E210 0.2 0.21.01031.01072210 J 41010 J【点评】利用潮汐发电，是利用海洋能的途径之一，本题介绍了潮汐发电的大致情景，注重将实际问题抽象为物理问题的能力培养，对于流体类重力势能的改变，将所有流动的流体视为一个整体，找出其重心