2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律4重力势能课时作业含解析新人教版必修2

PAGE5-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.(2024·厦门高一检测)一位同学将一本掉在地板上的物理必修2课本渐渐捡回到课桌上,则该同学对教科书做功大约为(重力加速度g取10m/s2) ()A.0.04J 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,渐渐捡起认为始终处于平衡状态,同学供应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.起跳摸高是同学们常常进行的一项活动。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,假如他先下蹲,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。人的重心上升的高度为: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,重力势能的改变量为-mgHD.整个运动过程,重力势能的改变量为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.(2024·潍坊高一检测)自然现象中隐藏着很多物理学问,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,水的重心上升,依据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.(2024·六安高一检测)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的初速度沿斜面对上滑行,到达C处速度为零,此过程中物块在AB段速度的改变率是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=2解得vB=4m/s(2)由题意分析可知,滑动摩擦力与重力沿斜面对下的分力大小相等,故WG=Wf从A到B,对物块分析,依据动能定理有Wf+WG=m-m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,依据动能定理有Wf-mgh=0-m解得EpC=mgh=40J答案:(1)4m/s(2)32J(3)40J(10分钟·20分)7.(6分)(多选)(2024·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的匀称链条长为L,刚起先放在光滑的水平桌面上(桌面高度大于L),有L的长度悬在桌面边缘,如图所示。松手后,链条滑离桌面,求从起先到链条刚滑离桌面的过程中重力势能改变了多少?【解析】解法一:(等效法)由图中初态和末态比较,可等效成将起先桌面上L长的链条移至末态的下端L处,故重心下降了L,所以重力势能削减了mg·L=mgL,即ΔEp=-mgL。解法二:用定义式ΔEp=Ep2-Ep1来求解。设桌面为参考平面,起先时重力势能Ep1=mg×(-)=-,末态时重力势能Ep2=mg×(-)=-,故重力势能改变量ΔEp=Ep2-Ep1=-mgL。答案:削减了mgL【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)粗细匀称、质量分布匀称的长直链条、绳索等,其重心在长度的一半处。(3)探讨对象呈折线状放置时,整体重心位置不好确定,可采纳分段法,如T8所示,将链条分为起先时的水平和竖直两段,分别求出两段重力做的功或势能改变,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?重力势能改变多少