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文档简介
第4节 重力势能(满分100分,45分钟完成) 班级_姓名_第卷(选择题 共48分)一、选择题:本大题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确,选对的得6分,对而不全得3分。选错或不选的得0分。1关于重力势能的说法,正确的是()a重力势能只由重物决定b重力势能不能有负值c在某高度质量一定的物体,重力势能值是一定的d重力势能值是相对的,只有参考面选定后,重力势能值才确定2如图1所示,静止的物体沿不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上,轨道高度为h,桌面距地面高为h,物体质量为m,则以下说法正确的是()图1a物体沿竖直轨道下滑到桌面上,重力势能减少最少b物体沿曲线轨道下滑到桌面上,重力势能减少最多c以桌面为参考面,物体重力势能减少mghd以地面为参考面,物体重力势能减少mg(hh)3一质量均匀的不可伸长的绳索(重力不可忽略),a、b两端固定在天花板上,如图2所示,今在最低点c施加一竖直向下的力将绳索拉至d点,在此过程中,绳索的重心位置将( )图2a逐渐升高b逐渐降低c先降低后升高d始终不变4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5井深8 m,井上支架高2 m,在支架上用一根长1 m的绳子系住一个重100 n的物体,则该物体的重力势能是 ( )a100 jb900 jc100 jd无法确定6物体在运动过程中,重力势能增加了40 j,则( )a重力做功为40 jb物体克服重力做功40 jc重力对物体做功40 jd以上说法都不对7质量为1 kg的物体从高处自由落下,经3 s落地,那么它在下落的第1s内,重力势能减少的数值是(g取10 m/s2)( )a450 jb100 jc50 jd25 j8如图3所示,重物a质量为m,置于水平地面上,其上表面竖直放一根轻质弹簧,弹簧原长为l,劲度系数为k,下端与物体a相拴接.现将弹簧上端点p缓慢地竖直提起一段高度h使重物a离开地面,这时重物具有的重力势能为(以地面为零势能面)( )图3amg(lh)bmg(hl+)cmg(h)dmg(hl)第卷(非选择题,共52分)二、填空、实验题:本大题共5小题,每小题5分,共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。9物体的重力势能与物体的_和_有关,重力势能是属于物体和_组成的系统所共有。10重力势能的数值是_,与_的选择有关。11粗细均匀、长为5 m、质量为60 kg的电线杆横放在水平地面上,如果要把它竖直立起,至少要做_j的功(g取10 m/s2).12用定滑轮从井中向上提水,已知一桶水的质量为200n,以地面为参考平面,当水桶在井下5m深处时,水的重力势能为_j,将水桶提到地面上0.8m高处时,水的重力势能为_j,在这个过程中,水的重力对水做的功为_j(g取10 m/s2)。13质量为20 kg的薄铁板平放在二楼的地面上,二楼地面与楼外地面的高度差为5m,这块铁板相对二楼地面的重力势能为 j,相对楼外地面的重力势能为 j;将铁板提高1m,若以二楼地面为参考平面,则铁板的重力势能变化了 j;若以楼外地面为参考平面,则铁板的重力势能变化了 j。三、计算题:本大题共2小题,计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。14(12分)古代人在盖房时用夯打地基,夯有一人用的,两人用的,也有多人用的。现有一单人夯,重300n,每次将夯提起的最大高度均为0.4m,每2s打一次夯,则该人在10min内至少应对夯做多少功?15(15分)在离水平地面45m的高处以10 m/s的初速度沿水平方向抛出一个质量为0.5kg的小球,不计空气阻力,求:(1)在第1s内、第2s内、第3s内重力势能的改变量之比ep1ep2ep3是多少?(2)在第1s内、第2s内、第3s内的动能变化量之比ek1ek2ek3是多少?(3)设物体在地面上的重力势能为零,在什么高度处重力势能和动能相等?(取g10 m/s2)参考答案一、选择题:1【答案】d【点拨】重力势能是物体和地球共同具有的,所以a选项错误,重力势能的大小是相对于参考平面来讲的,所以可以有负值。2【答案】c【点拨】重力势能的变化情况与通过什么样的路径下落无关,只与初末状态的高度差有关,所以前两个选项错误,不管是以哪个物体做为参考面,重力势能的变化量是确定的,与重力做功的大小相等。3【答案】a【点拨】向下的力将绳索的最低点由c点拉至d点,拉力做功使绳索的重力势能增加,故绳索的重心升高,a选项正确。4【答案】abd【点拨】从同一点以相同速率分别竖直上抛和竖直下抛的小球,到落地时重力做的功相同;设抛出点高度为h,由动能定理得:mghmvt2mv02,由此可知,两球落地时具有相同的速度.由于两球的重力相同,所以,两球落地时重力的瞬时功率相同;但由于上抛和下抛的小球运动时间不同,所以,运动过程中重力的平均功率不相同。选项a、b、d正确。5【答案】d【点拨】由于重力势能是相对的,本题零势能参考点没有确定,无法确定重力势能。6【答案】bc【点拨】重力做负功时重力势能增加,增加的重力势能等于克服重力所做的功,b、c正确。7【答案】c【点拨】第1s内物体下落的高度是5m,所以减少的重力势能是mgh50j。8【答案】c【点拨】物体a刚离开地面时处于平衡状态,此时弹簧的弹力等于重力,即mgkl,此时弹簧的伸长量l,在此之前弹簧已经伸长l,但物体a没有离开地面。弹簧上端点p缓慢地竖直提起一段高度h时,a离开地面的高度仅为(hl)(h),则物体a的重力势能为epmg(h),故选项c正确。二、填空、实验题:9【答案】重力;高度;地球【点拨】(略)10【答案】相对的;零势能参考平面【点拨】(略)11【答案】1500【点拨】对不能视为质点的物体,重力势能可以用其重心的位置进行计算。12【答案】1000;160;1160【点拨】(略)13【答案】0;103;200;200【点拨】物体在同一位置,选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值不同。在同一过程中,物体重力势能的变化量与参考平面的选择无关。三、计算题:14【答案】36000j【解析】每打一次夯至少需做的功为:wmgh120j10min共打夯的次数为:300次该人在10min内至少应对夯做的总功为:w总nw36000j。15【答案】(1)135 ;(2)135;(3)25 m【解析】(1)因为做平抛运动的物体沿竖直方向做自由落体运动,在第1 s内、第2 s内、第3 s内下降高度之比h1h2h3135所以在第1s内、第2 s内、第3 s内重力所做正功之比为w1w2w3mgh1mgh2mgh3135由重力做功与重力势能的变化的关系可知,在第1 s内、第2 s内、第3 s内重力势能的减少量之比e
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