高中物理人教版第七章机械能守恒定律学业分层测评15

学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于重力势能的说法正确的是()A．重力势能的大小只由重物本身决定B．所处位置高的物体，则重力势能就大C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零D．重力势能实际上是物体和地球所共有的【解析】重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积，故选项A、B都不对；重力势能具有相对性，零势能位置的选取是任意的，地面不一定是零势能位置，选项C错误；重力是物体与地球间的作用力，重力势能实际上也是地球与物体共有的，重力势能具有系统性，选项D正确．【答案】D2．(2023·汉中高一检测)当重力对物体做正功时，物体的重力势能和动能可能的变化情况，下面说法正确的是()A．重力势能一定增加，动能一定减少B．重力势能一定减少，动能一定增加C．重力势能一定减少，动能不一定增加D．重力势能不一定减少，动能一定增加【解析】只要重力做正功，重力势能一定减少，动能的变化要看合外力做功，与重力做功没有直接关系，C对．【答案】C3．(2023·攀枝花高一检测)如图7­4­8所示，一物体从A点出发，分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出，运动后到达同一水平面上的B、C、D三点．关于重力的做功情况，下列说法正确的是()图7­4­8A．沿AB面滑下时，重力做功最多B．沿AC面滑下时，重力做功最多C．沿AD抛物线运动时，重力做功最多D．三种情况下运动时，重力做的功相等【解析】由于重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关．故D正确．【答案】D4．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是()【解析】设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep­h图象为倾斜直线，B正确．【答案】B5．(多选)关于重力势能，下列说法中正确的是()A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5J变化到－3J，重力势能变大了D．在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零【解析】重力势能具有相对性，零势能面的选取不同，其数值也不同，选项A错误，D正确；物体若在零势能面下方，物体与零势能面的距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B错误；重力势能为标量，其“＋”“－”表示重力势能的大小，－5J小于－3J，选项C正确．【答案】CD6．一个100g的球从m的高处落到一个水平板上又弹回到m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10m/s2)()A．重力做功为JB．重力做了J的负功C．物体的重力势能一定减少JD．物体的重力势能一定增加J【解析】整个过程中重力做功WG＝mgΔh＝×10×J＝J，故重力势能减少J，所以选项C正确．【答案】C7.如图7­4­9所示虚线是一跳水运动员在跳水过程中其重心运动的轨迹，则从起跳至入水的过程中，该运动员的重力势能()【导学号：69390089】图7­4­9A．一直减小B．一直增大C．先增大后减小D．先减小后增大【解析】运动员的重心高度先增大后减小，所以其重力势能Ep＝mgh也先增大后减小，C项正确．【答案】C8．如图7­4­10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瞬间，铁链克服重力做功为多少？铁链的重力势能变化了多少？(g取10m/s2)图7­4­10【解析】铁链从初状态到末状态，它的重心位置提高了h＝eq\f(l,2)，因而克服重力所做的功为W＝eq\f(1,2)mgl＝eq\f(1,2)×10×10×2J＝100J，铁链的重力势能增加了100J.【答案】100J增加了100J[能力提升]9．(多选)(2023·锦州高一检测)质量为m的物体，由静止开始下落，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()A．物体重力做的功为mghB．物体所受阻力做功为eq\f(mgh,5)C．物体重力势能减少了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，由牛顿第二定律可知，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(1,5)mgh，A、D对，B错；重力做功与重力势能变化的关系WG＝－ΔEp，重力做正功，故重力势能减小mgh，C正确．【答案】ACD10．如图7­4­11所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功()【导学号：69390090】图7­4­11A．n(n－1)mgh B．eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D．eq\f(1,2)n(n＋1)mgh【解析】本题关键在于分析各块砖的重心位置变化情况，从而找出n块砖的重力势能变化．把n块砖看做一个整体，其总质量是M＝nm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在eq\f(h,2)高处，所以n块砖的初始重力势能为E1＝eq\f(nmgh,2).当n块砖叠放在一起时，其总高度为H＝nh，其总的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)处，所以末态重力势能为E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力势能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(n（n－1）mgh,2).【答案】B11．世界著名撑杆跳高运动员——乌克兰名将布勃卡身高m，体重82kg，他曾35次打破撑杆跳高世界纪录(如图7­4­12所示)，目前仍保持着m的世界纪录．请你回答以下两个问题：(g取10m/s2)图7­4­12(1)他最后跳过m时，至少克服重力做多少功？(2)他的重力势能改变了多少？【解析】要想计算出撑杆跳高运动员在跳过横杆的过程中克服重力所做的功，应该先考虑运动员重心升高的高度，乌克兰名将布勃卡身高m，目前仍保持着m的世界纪录，人的重心大约在人身高的一半的位置，即m，在撑杆跳的过程中，人的重心升高的高度为：h＝m－m＝m，在人重心升高的过程中，克取重力所做的功为：W＝mgh＝82×10×J＝4J；运动员克服重力做了功，运动员的重力势能增加了J.【答案】(1)J(2)J12．如图7­4­13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，重力势能减少了