高三物理一轮复习 43 势能自主学习训练 教科版.doc

3势能(时间：60分钟)知识点基础中档稍难重力做功的特点12重力势能53、4弹性势能67、98综合提升10、1112知识点一重力做功的特点图43121如图4312所示，在竖直平面内，将一物体沿三种不同的路径自a移动至b.已知路径表示沿直线移动，路径表示沿曲线移动，路径表示沿折线acb移动，重力所做的功分别记为w1、w2、w3，则 ()aw1w2w3 bw1w2w2w3 dw1w3w2解析根据重力做功特点，重力做功与路径无关，由初、末状态的高度差决定，所以w1w2w3，a项正确答案a2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重力做功只取决于初、末位置的高度差，与路径和运动状态无关由wmgh得出重力做功只由重力和高度的变化决定，故a、b项正确由于竖直上抛比竖直下抛的运动时间长，由p，知p上0.所以wmgh.答案b8一物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图图43154315所示，在a点，物体开始与弹簧接触，到b点时，物体速度为零，然后被弹回下列说法中正确的是 ()a物体从a下降到b的过程中，动能不断变小，重力势能不断增大b物体从b上升到a的过程中，动能不断变小，重力势能不断增大c物体从a下降到b以及从b上升到a的过程中，速率都是先增大，后减小；从a到b重力势能减小，从b到a重力势能增加d物体在b点时所受合力最大，弹性势能最大解析物体从a下降到b的过程中，重力做正功，弹力做负功，因此重力势能不断减小，弹性势能不断增大在a、b中间有一点c，重力和弹力相等，物体的速度最大，即从a到c，物体向下的合力逐渐减小为零，向下的加速度也逐渐减小为零，因此物体到达c点时的速度最大；从c到b时，物体向上的合力逐渐增大，向上的加速度逐渐增大，物体向下做减速运动，在b点时，向上的合力最大，加速度值最大(利用机械能守恒可以证明，此时abg)，速度为零物体从b到a上升过程中，重力做负功、弹力做正功，因此重力势能不断增加，弹性势能不断减小，物体从b到c的过程中，合力和加速度均向上但逐渐减小，因此物体的速度逐渐增加，在c点合力为零，加速度为零，速度达到最大；物体从c到a的过程向下的合力逐渐增大，最后等于重力，向下的加速度也逐渐增大，最后等于重力加速度g，因此物体做向上的减速运动答案cd9如图4316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，当杆从水平位置逆时针转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？图4316解析重力对小球a做的功为w12mgl重力对小球b做的功为w2mgl则重力对由a、b组成的系统所做的总功为：wgw1w22mgl(mgl)mgl.因为wg0，所以系统的重力势能减少，且减少了mgl.答案小球a和b构成的系统重力势能减少，且减少了mgl.10如图4317所示，有一条长为l的均匀金属链条，一半长度图4317在光滑斜面上，斜面倾角为，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面顶点为重力势能零点，求：(1)开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？(2)此过程中重力势能减少了多少？解析(1)以斜面最高点为重力势能零点，设长为l的链条质量为m.开始时，左边一半链条重力势能为ep1gsin ，右边一半的重力势能为ep2，左右两部分总的重力势能为epep1ep2mgl(1sin )，最后链条从右侧刚好全部滑出时，重力势能epmgl.(2)重力势能减少了ep减epepmgl(3sin )答案(1)mgl(1sin )mgl(2)mgl(3sin )11起重机以的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做的功为多少？物体的重力势能变化了多少？(空气阻力不计)解析由物体运动的加速度，据牛顿第二定律可确定物体所受的合力及钢索对物体的拉力，再由功的定义式及重力做功与重力势能的变化关系求解由题意可知起重机的加速度a，物体上升高度h.据牛顿第二定律得mgfmafmgmamgmgmg方向竖直向上所以拉力做功wffhcos 0mgh重力做功wgmghcos 180mgh即物体克服重力做功为mgh又因为wgep1ep2mgh所以wg0，ep1ep2，即物体重力势能增加了mgh.答案mghmgh增加了mgh12质量为m的小木球从离水面高度为h处由静止释放，落入水中后，在水中运动的最大深度是h，最终木球停在水面上若木球在水中运动时，受到的阻力恒为f，求：(1)木球释放后的全部运动过程重力做的功是多少，它的重力势能变化了多少？(2)全过程中水对木球的浮力做了多少功？(3)分析木球的运动情况，根据你现有的知识能否求出水的阻力f对木球做的总功？若能，请简要说明思路解析(1)因为重力做功与路径无关，只与过程初、末状态的高度有关，所以全过程尽管木球在水下做了许多往复运动，但所做的功由h的大小决定，即wgmgh.木球的重力势能减少了mgh.(2)水对木球的浮力是一个恒力，全过程木球在浮力作用下发生的位移是零，所以水的浮力做的功是零，或者从球在水中的每一个往复过程研究浮力对木球做的功：木球在水中下落时，浮力做负功，在水中上浮时浮力做等量的正功，所以木球的每一次往复运动，水的浮力对它做的功都为零，全部往复运动过程中，浮力做功也为零(3)木球先是在空中自由下落，进入水中后由于阻力(包括浮力和因运动而产生的阻力f)大于重力，木球做匀减速运动，直到速度为零；之后向上做加速运动，可能越出水面向上运动，至速度为零后再下落，但后一次在水中运动的深度将小于前一次深度，经过多次往复后，静止在水面上