2024-2025学年新教材高中物理第八章机械能守恒定律2重力势能课后作业含解析新人教版必修2

PAGEPAGE5重力势能限时：45分钟一、单项选择题1．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(A)A．0.3J B．3JC．30J D．300J解析：依据生活常识，20个鸡蛋大约1kg，表演者抛出的高度按0.5m计算，则抛出过程中对鸡蛋做的功为W＝mgh＝eq\f(1,20)×10×0.5J＝0.25J，选项A正确．2．利用潮汐可以发电，某海湾围海面积S，涨潮与落潮水位差为h，海水密度为ρ，每次潮汐可以发电的海水势能为(D)A．ρSh2 B.eq\f(ρSh2,2)C．ρSh2g D.eq\f(ρSh2g,2)解析：海水势能中的Δh为eq\f(h,2)，即Ep＝mgΔh＝eq\f(ρSh2g,2).3．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(B)解析：设物体起先下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能削减量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep－h图像为倾斜直线，B正确．4．一实心铁球和一实心木球质量相等，将它们放在同一水平面上(设该水平面处势能为零)，下列结论正确的是(C)A．铁球的重力势能大于木球的重力势能B．铁球的重力势能等于木球的重力势能C．铁球的重力势能小于木球的重力势能D．上述三种状况都有可能解析：由于铁球的密度比木球的密度大，所以质量相等的木球的体积较大，放在同一水平面上时，木球的重心高，因此，木球的重力势能大于铁球的重力势能，故C选项正确．二、多项选择题5．关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是(AB)A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量B．重力势能增加了2J，其重力肯定做了－2J的功C．零势能面选取不同，重力势能及重力势能的改变都会发生改变D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和解析：依据WG＝Ep1－Ep2知，物体克服重力做的功等于重力势能增加量，A项正确；重力做功与重力势能改变的关系WG＝－ΔEp，B项正确；重力势能的改变与物体受到的重力及初末位置的高度差有关，与零势能面的选取无关，C项错误；用手托住物体匀速上升时，手的支持力等于物体的重力，手的支持力做的功等于物体克服重力做的功，也等于物体重力势能的增加量，D项错误．6．竖直上抛一个小球，从抛出到落回原抛出点的过程中，它的速度、重力势能、位移、加速度随时间改变的函数图像(如图所示)中正确的是(不计空气阻力，以竖直向下为正方向，图中曲线为抛物线，抛出点为零势能点)(ABC)解析：以竖直向下为正方向，则初速度为负值最大，重力加速度为正，小球匀减速运动到最高点速度为零，然后反向加速运动，因而A正确；因为抛出点为零势能点，所以重力势能最初为零，上升过程重力势能增大，下落过程则减小，回到原点变为零，因而B正确；因为位移始终在抛出点上方，所以始终为负值，C选项也正确；加速度竖直向下，为正值，因而D错误．7．质量为m的物体，由静止起先下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为eq\f(4,5)g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是(ACD)A．物体重力做的功为mghB．物体所受阻力做功为eq\f(mgh,5)C．物体重力势能削减了mghD．物体克服阻力所做的功为eq\f(mgh,5)解析：因物体的加速度为eq\f(4,5)g，由牛顿其次定律可知，mg－Ff＝ma解得空气阻力Ff＝eq\f(1,5)mg.重力做功WG＝mgh，阻力做功Wf＝－eq\f(mgh,5)，A、D对，B错；重力做功与重力势能改变的关系WG＝－ΔEp，重力做正功，故重力势能减小mgh，C正确．三、非选择题8．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OD＝eq\f(2,3)l，则小球由A点运动到C点的过程中，重力势能削减了多少？重力做功为多少？答案：eq\f(1,3)mgleq\f(1,3)mgl解析：从A点运动到C点，小球下落h＝eq\f(1,3)l，故重力做功WG＝mgh＝eq\f(1,3)mgl，重力势能的改变量ΔEp＝－WG＝－eq\f(1,3)mgl负号表示小球的重力势能削减了．9．某海湾共占面积1.0×107m2，涨潮时水深20m，此时关上水坝闸门，可使水位保持20m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，且重力势能转变为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，问该电站一天最多能发出多少电能？(g取10m/s2，假设只有退潮时发电)答案：4×1010J解析：关上水坝闸门，退潮后，坝内水位比坝外高出2m，如下图所示，发电时高出部分的水通过发电机流向坝外，最终水位从20m降至18m，削减的重力势能的一部分转化为电能．由ΔEp＝mgΔh可以算出削减的重力势能．从而就能算出所发电能．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m＝ρV＝ρhS，重力势能的削减量为ΔEp＝mg·eq\f(h,2)＝eq\f(1,2)ρSh2g.一天最多发出电能为E＝2×ΔEp×10%＝0.2×eq\f(1,2)ρSh2g＝0.2×eq\f(1,2)×1.0×103×1.0×107×22×10J＝4×1010J.10．质量是100g的球从1.8m的高处落到水平板上，又弹回到1.25m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能改变了多少？答案：0.539J重力势能削减了0.539J解析：由重力做功的特点可知，此时重力所做的功为WG＝mgH＝mg(h1－h2)＝0.1×9.8×(1.8－1.25)J＝0.539J.由重力做功与重力势能的改变之间的关系可知，此时重力做正功，重力势能应削减，且削减量ΔEp＝WG＝0.539J.11．如图所示，杆中点有一转轴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构成的系统的重力势能如何改变，改变了多少？