高中物理必修二新人教版课时素养评价7-4重力势能

课时素养评价十五重力势能(15分钟·30分)一、选择题(本题共5小题,每题4分,共20分)1.(2020·厦门高一检测)一位同学将一本掉在地板上的物理必修2课本慢慢捡回到课桌上,则该同学对教科书做功大约为(重力加速度g取10m/s2) ()J B.0.4JC.4J D.40J【解析】选C。课本大约重6N,桌面高度大约为0.7m,慢慢捡起认为一直处于平衡状态,同学提供的支持力等于重力并且做正功W=FL=mgh=4.2J。C正确。2.沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端,下列说法正确的是 ()A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多D.不管沿怎样的斜面运动,物体克服重力做功相同,物体增加的重力势能也相同【解析】选D。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,不论是光滑路径还是粗糙路径,也不论是直线运动还是曲线运动,物体克服重力做多少功(重力做多少负功),它的重力势能就增加多少。3.起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80m,质量70kg,他站立举臂,手指摸到的高度为2.10m。在一次摸高测试中,如果他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同时举臂,离地后手指摸到的高度为2.55m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7s。不计空气阻力(g取10m/s2),离地后该同学跳起后增加的重力势能最大值是 ()A.1260J B.1470JC.315J D.1785J【解析】选C。人的重心升高的高度为:Δh=2.55m-2.10m=0.45m,故该同学跳起后增加的重力势能最大值是:Ep【加固训练】如图所示,斜坡式自动扶梯将质量为50kg的小华从地面送到4m高的二楼,g取10m/s2,在此过程中小华的 ()A.重力做功为2000J,重力势能增加了2000JB.重力做功为2000J,重力势能增加了2000JC.重力做功为2000J,重力势能减小了2000JD.重力做功为2000J,重力势能减小了2000J【解析】选B。重力做功为W=mgh=50×10×4J=2000J,即克服重力做功2000J,重力势能增加了2000J,故A、C、D错误,B正确。4.如图所示,在高出地面H的A点将小球m竖直上抛,初速度为v0,则下列说法中正确的是()A.小球在A点时,重力势能为mgHB.小球在A点时,重力势能为零C.整个运动过程,重力势能的变化量为mgHD.整个运动过程,重力势能的变化量为mgH【解析】选C。题目中没有明确参考平面的位置,小球在A点时的重力势能无法确定,故A、B错误;整个运动过程中,重力做的功WG=mgH,由WG=ΔEp得ΔEp=mgH,故C正确,D错误。5.(2020·潍坊高一检测)自然现象中蕴藏着许多物理知识,如图所示为一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形,则水的重力势能 ()A.增大B.变小C.不变D.不能确定【解析】选A。从侧面缓慢推袋壁使它变形,水的重心升高,根据Ep=mgh,知重力势能增大,故A正确,B、C、D错误。故选A。二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)6.(2020·六安高一检测)如图所示,斜面ABC中AB段粗糙,BC段长1.6m且光滑。质量为1kg的物块由A处以12m/s的初速度沿斜面向上滑行,到达C处速度为零,此过程中物块在AB段速度的变化率是BC段的2倍,两段运动时间相等。以A为零势能点,重力加速度g取10m/s2。求:(1)物块通过B处的速度;(2)物块经过AB段克服摩擦力做功;(3)物块在C处的重力势能。【解析】(1)设物块在AB段加速度大小为a1,BC段加速度大小为a2,由题意知,a1=2a2,t1=t2,则有QUOTE=2QUOTE解得vB=4m/s(2)由题意分析可知,滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力大小相等,故WG=Wf从A到B,对物块分析,根据动能定理有Wf+WG=QUOTEmQUOTEQUOTEmQUOTE解得Wf=32J故物体克服摩擦力做功W克服f=32J(3)从A到C,对物块分析,根据动能定理有Wfmgh=0QUOTEmQUOTE解得EpC=mgh=40J答案:(1)4m/s(2)32J(3)40J(10分钟·20分)7.(6分)(多选)(2020·安庆高一检测)如图所示,一小球贴着光滑曲面自由滑下,依次经过A、B、C三点。以下表述正确的是 ()A.若以地面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点大B.若以A点所在的水平面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点小C.若以B点所在的水平面为参考平面,小球在C点的重力势能大于零D.无论以何处为参考平面,小球在B点的重力势能均比C点大【解析】选A、D。由于B点位置比C点高,无论以何处为参考平面,小球在B点的重力势能都大于C点的重力势能,选项A、D正确。8.(14分)质量为m的均匀链条长为L,刚开始放在光滑的水平桌面上(桌面高度大于L),有QUOTEL的长度悬在桌面边缘,如图所示。松手后,链条滑离桌面,求从开始到链条刚滑离桌面的过程中重力势能变化了多少?【解析】解法一:(等效法)由图中初态和末态比较,可等效成将开始桌面上QUOTEL长的链条移至末态的下端QUOTEL处,故重心下降了QUOTEL,所以重力势能减少了QUOTEmg·QUOTEL=QUOTEmgL,即ΔEp=QUOTEmgL。解法二:用定义式ΔEp=Ep2Ep1来求解。设桌面为参考平面,开始时重力势能Ep1=QUOTEmg×(QUOTE)=QUOTE,末态时重力势能Ep2=mg×(QUOTE)=QUOTE,故重力势能变化量ΔEp=Ep2Ep1=QUOTEmgL。答案:减少了QUOTEmgL【规律总结】(1)不能看成质点的物体相对于参考平面的高度是指其重心相对参考平面的高度。(2)粗细均匀、质量分布均匀的长直链条、绳索等,其重心在长度的一半处。(3)研究对象呈折线状放置时,整体重心位置不好确定,可采用分段法,如T8所示,将链条分为开始时的水平和竖直两段,分别求出两段重力做的功或势能变化,再将所得结果求和便可。【加固训练】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ρ。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=ρS(h1+h2),对于圆桶中的水,当