重力势能测试题Word下载.docx
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A.重力势能是地球和物体共同具有的,而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D.在地面上的物体,它的重力势能一定等于零
解析 重力势能是由于地球和物体相互作用凭相对位置所具有,是地球和物体组成的系统所共有的,所以A正确.重力势能的大小没有绝对的数值,零势能面位置的选取不同,物体系统的重力势能也不同,所以说重力势能的大小是相对于零势面而言的,B正确.重力势能等于零的物体仅能说明物体在零势面上,完全可能对零势面以下的物体做功,所以C不正确.在地面上的物体,只要零势面不选在地面上,它的重力势能一定不等于零,所以D不正确.
答案 AB
4.质量为m的物体,沿倾角为α的光滑斜面由静止下滑,当下滑t(s)时重力势能减少量为( )
A.
mg2t2sinαB.
mg2t2
C.mg2t2D.
mg2t2sin2α
解析 物体下滑的加速度a=gsinα,t时物体下滑的距离s=
at2=
gsinα·
t2,下滑的高度h=ssinα,物体重力势能的减少ΔEp=mgh
=
mg2t2sin2α.
5.下列关于重力势能的说法中,正确的是( )
A.有A、B两个物体,A的高度是B的高度的2倍,那么物体A的重力势能的数值一定是物体重力势能数值的2倍
B.从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛,从抛出到落地过程中,物体重力势能的变化是相同的
C.有一物体从顶楼落到地面,如果受到空气阻力,物体重力势能的减少量小于自由下落时重力势能的减少量
D.重力做功时,不仅与物体运动的高度有关,还与物体运动的路径有关
解析 由Ep=mgh可知,只有mA=mB时,A的重力势能才是B的重力势能的2倍,故A选项错误;
重力做功与路径无关.仅由初末位置的高度差决定,而且重力做的功等于重力势能的减少量,与物体是否受其他外力无关,故C、D选项错误,B选项正确.
答案 B
6.要将一个质量为m,边长为a的匀质正方体推翻,推力对它做的功至少为( )
mgaB.
C.
D.
解析 未推时,其重心离地面的高度为
,翻倒过程中,其重心
离地面的最大高度为
a,克服重力做功为W=mg
,所以推翻该立方体至少做功为
,D选项正确.
提升能力
7.如图所示,质量为M的物体放在水平地面上,物体上方安装一劲度系数为k的轻弹簧,在弹簧处于原长时,用手拉着其上端P点很缓慢地向上移动,直到物体脱离地面向上移动一段距离.在这一过程中,P点的位移为H,则物体重力势能的增加量为( )
A.MgHB.MgH+
C.MgH-
D.MgH-
解析 物体离开地面时,弹簧的伸长量x=
,物体上升的距离h=H-x,则物体重力势能的增加量ΔEp=Mgh=MgH-
,故C选项正确.
答案 C
8.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总功都是正功
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 两球的始末位置相同,所以重力对两球所做的功相同,选项A正确;
着地时两球的重力势能都是减少的,所以重力对两球所做的功都是正功,选项B正确;
虽然重力对两球所做的功相同,但做功所用的时间不同,竖直上抛的小球用的时间要长一些,所以重力对两球的平均功率不相等,选项C错误;
两球着地时的速度相同,所以重力的瞬时功率相等,选项D正确.
答案 ABD
9.(2010·
山东)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,其近地点M和远地点N的高度分别为439km和2384km,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/s
解析 卫星在M点受到的万有引力大于N点受到的万有引力,所以卫星在M点的加速度大于N点的加速度,C选项正确;
卫星离地越高,线速度越小,角速度越小,重力势能越大,所以A选项错误;
B选项正确;
卫星在N点的线速度一定小于卫星通过N做圆周运动的线速率,而做圆周运动的线速率又一定小于第一宇宙速度7.9km/s.所以卫星在N点的速度小于7.9km/s,D选项错误.
答案 BC
10.物体沿不同的路径从A运动到B,其中按路径1走,有摩擦作用;
按路径2走,无摩擦作用;
按路径3走,既无摩擦,又不施加其他力.在这三种情况下重力做的功W1________W2________W3,重力势能ΔEp1________ΔEp2________ΔEp3(填“>”“=”或“<”).
解析 重力做功与路径无关,所以有W1=W2=W3,由重力做功与重力势能的变化关系可知ΔEp1=ΔEp2=ΔEp3.
答案 = = = =
11.质量为5kg的钢球,从离地面100m高处自由下落1s,1s内钢球重力势能减少了______________J(g=10m/s2)(选取地面为零势能参考平面),1s末钢球的重力势能为______________J;
如果选取地面上1m处的平面为参考平面,1s末它的重力势能为_________J;
如果选取自由下落的出发点所在平面为参考平面,1s末重力势能为______________J.
解析 1s内钢球下落的距离为h=
gt2=
×
10×
12m=5m,减少的重力势能ΔEp=mgh=5×
5J=250J.
1s末钢球离地面的高度为h1=(100-5)m=95m
1s末钢球的重力势能为
Ep1=mgh1=5×
95J=4750J.
1s末钢球离地面上1m处的平面的高度为
h2=(95-1)m=94m.
此时钢球的重力势能为
Ep2=mgh2=5×
94J=4700J.
1s末钢球离出发点的竖直距离为5m.
此时的重力势能为Ep3=5×
(-5)J=-250J.
答案 250 4750 4700 -250
12.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拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下
端压在桌面上(不拴接),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______________.
解析 弹簧2原先被压缩的长度Δx2=
g,所以在下面的弹簧的下端刚脱离桌面时,物块2的重力势能增加ΔEp2=m2gΔx2=
g2,弹簧1原先被压缩Δx1=
,弹簧2下端刚脱离桌面时,弹簧1伸长Δx1′=
,所以物块1的重力势能的增加量为ΔEp1=m1g(Δx1+Δx1′+Δx2)=m1(m1+m2)
g2.
答案
g2 m1(m1+m2)(
+
)g2
13.如图所示,一条铁链长为2m,质量为10kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的过程中,物体克服重力做功为多少?
解析 铁链从初状态到末状态,它的重心位置提高了h=
,因而物体克服重力所做的功为W=mgl/2=
9.8×
2J=98J.
答案 98J
14.如图所示,质量m=2kg的木块在倾角θ=37°
的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的摩擦因数为0.5,已知sin37°
=0.6,cos37°
=0.8,g=10m/s2,求:
(1)前2s内重力做的功;
(2)前2s内重力的平均功率;
(3)2s末重力的瞬时功率.
解析
(1)由牛顿第二定律得 mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得a=2m/s2,
前2s内物体的位移l=
2×
22m=4m,
前2s内重力做的功W=mgl·
sinθ=48J.
(2)根据P=
,得P=
W=24W.
(3)木块2s末的速度v=at=4m/s,
重力在2s末的瞬时功率P′=mgsinθ·
v=48W.
答案
(1)48J
(2)24W
(3)48W
15.起重机以
的加速度将质量为m的物体匀加速地沿竖直方向提升高度为h,则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少,物体克服重力做功为多少?
(不计空气阻力)
解析 由牛顿第二定律得,
F-mg=ma,
得F=
mg.
起重机钢索拉力对物体做的功,
W1=Fh=
mgh.
重力做功W2=-mgh,
则物体克服重力做功W2′=mgh.
mgh mgh