高中物理鲁科版第二章能的转化与守恒 精品获奖

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．关于重力做功和物体重力势能的变化，下列说法正确的是()A．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少B．当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加C．重力做功的多少与参考平面的选取无关D．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功解析：重力做正功，物体下降，重力势能减少；重力做负功，物体升高，重力势能增加；重力做功的多少与物体受到的重力及初末位置的高度差有关，与参考平面的选取无关．答案：ABC2．质量为m的跳高运动员，先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，如图所示．设横杆的高度比他起跳时的重心高出h，则他在起跳过程中做的功()A．都必须大于mghB．都不一定大于mghC．用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mghD．用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh解析：日常经验或观察发现跳高运动员是对自身做功，把体内的化学能转化为自己的动能，上升过程中克服自身重力做功，将动能转化为重力势能，从而使运动员自身重心升高．题图表明跨越式跳高时比背越式跳高时人的重心升得更高，如果运动员的技术比较高超，背越式跳高重心升高的高度可以略低于杆的高度，故C项正确．答案：C3．在高处的某一点将两个重力相同的小球以相同速率v0分别竖直上抛和竖直下抛，下列结论正确的是(不计空气阻力)()A．从抛出到刚着地，重力对两球所做的功相等B．从抛出到刚着地，重力分别对两球做的功都是正功C．从抛出到刚着地，重力对两球的平均功率相等D．两球刚着地时，重力的瞬时功率相等解析：重力做功只取决于初、末位置的高度差，与路径和运动状态无关．由W＝mgh得出大小只由重力和高度的变化决定，故A、B项正确．由于竖直上抛比竖直下抛的运动时间长，由P＝eq\f(W,t)，知P上<P下，故C项错误．由运动学公式得出落地时速度相同，其瞬时功率P＝mgv，则相同，故D项正确．答案：ABD4．有关重力势能的变化，下列说法中正确的是()A．物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1J，但物体重力势能的增加量有可能不是1JB．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－1J，但物体重力势能的变化量不是1J解析：据重力做功特点与经过路径无关，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1J．重力势能增加少于1J，物体减速运动时克服重力做功即重力势能增加量大于1J，只有物体匀速向上运动时，克服重力做功重力势能增加量才是1J，A对．答案：ABC5．关于重力势能，下列说法中正确的是()A．重力势能的大小只由重物本身决定B．重力势能恒大于零C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D．重力势能实际是物体和地球所共有的解析：重力势能Ep＝mgh，h取决于零势能面的选取，势能具有系统性，故只有选项D正确．答案：D6．拱桥的高度为h，弧长为L，如图所示．质量为M的汽车在以不变的速度v由A点运动到B的过程中()A．汽车的重力势能不变，重力不做功B．汽车的重力势能的总变化量不为零，重力的总功为零C．汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为零，重力先做正功，后做负功D．汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为零，重力先做负功，后做正功，总功为零解析：汽车在上升的过程中，其高度先升高，后降低，最后到达同一高度，故汽车的重力势能先增大后减少，总的变化量为零，重力先做负功，后做正功，总功为零．所以只有选项D正确．答案：D7．下列关于重力做功及重力势能的说法中，正确的是()A．两物体A、B，A的高度是B的2倍，那么A的重力势能也是B的2倍B．如果考虑空气阻力，从某一高度下落一物体到达地面，物体重力势能的减少要比无阻力自由下落时重力势能减少得少C．重力做功的多少，与参考平面的选取无关D．相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题解析：由重力势能计算公式Ep＝mgt可知，重力势能由mg和h共同决定，故A选项错误；由ΔEp＝－mgh可知，重力势能的变化只与mgh有关，而与阻力无关，故B错误，C正确；虽然重力势能具有相对性，选择不同的参考平面，物体具有不同重力势能的数值，但这并不影响对重力势能的研究，故D正确．答案：CD8．一条长为l、质量为m的匀质轻绳平放在水平地面上，在缓慢提起全绳的过程中，设提起前半段绳人做的功为W1，提起后半段绳人做的功为W2，则W1∶W2等于()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4解析：由于重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末位置的高度差有关，所以提起前半段绳子克服重力做功W1＝eq\f(mg,2)·eq\f(l,4)＝eq\f(1,8)mgl提起整条绳子克服重力做功W0＝mgeq\f(t,2)所以提起后半段绳子克服重力做功W2＝W0－W1＝eq\f(3,8)mgl则W1∶W2＝1∶3，故选项C正确．答案：C9．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．加速下降时，重力做功大于系统重力势能的减小量D．任意相等的时间内重力做的功相等解析：下降过程中，阻力始终与运动方向相反，做负功，A对；加速下降时合力向下，减速下降时合力向上，B错；下降时重力做功等于重力势能减少，C错；由于任意相等的时间内下落的位移不等，所以，任意相等时间内重力做的功不等，D错．故选A.答案：A二、非选择题10．在2023年北京奥运会上，我国运动员曹磊以抓举128公斤、挺举154公斤、总成绩282公斤夺得75公斤级举重冠军．若曹磊在备战奥运会的一次训练中先后以抓举、挺举两种方式成功将150kg的杠铃举高160cm，试探究克服重力做功及重力势能变化有何关系(g取10m/s2)．解析：抓举比赛中，要求选手伸直双臂，用一次连续动作将杠铃举过头顶，而在挺举比赛里，选手先将杠铃置于双肩之上，身体直立，然后再将杠铃举过头顶．若抓举、挺举将同一物体举高相同的高度，由重力做功特点可知克服重力做功数值相同，W＝mgh＝2400J，重力势能增加相同，即增加2400J.答案：2400J增加2400J11．如图所示，地面上竖直放置一根劲度系数为k、原长为L0的轻质弹簧，在其正上方有一质量为m的小物块，从离地面h高处自由落到下端固定于地面的轻弹簧上，弹簧被压缩，以地面为参考平面，求小物块速度最大时重力势能是多少？解析：小物块速度最大时受力平衡：kx＝mg，x＝eq\f(mg,k)，小物块离地面的高度为L0－x＝L0－eq\f(mg,k)，以地面为参考平面，可求小物块速度最大时重力势能为：Ep＝mg(L0－x)＝mgL0－eq\f(m2g2,k).答案：mgL0－eq\f(m2g2,k)12．起重机以eq\f(g,4)的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做的功为多少？物体的重力势能变化了多少？(空气阻力不计)解析：由物体运动的加速度，据牛顿第二定律可确定物体所受的合力及钢索对物体的拉力，再由功的定义式及重力做功与重力势能的变化关系求解．由题意可知起重机的加速度a＝eq\f(g,4)，物体上升高度h.据牛顿第二定律得mg－F＝maF＝mg－ma＝mg－m×eq