高中物理人教版 (2019)必修第二冊(cè)2 重力勢(shì)能精品課后作業(yè)題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?知識(shí)點(diǎn)1 重力做的功
?知識(shí)點(diǎn)2 重力勢(shì)能
?知識(shí)點(diǎn)3 重力勢(shì)能的相對(duì)性
?知識(shí)點(diǎn)4 彈性勢(shì)能
?作業(yè) 鞏固訓(xùn)練
知識(shí)點(diǎn)1
重力做的功
1、重力所做的功WG＝mgΔh，Δh指初位置與末位置的高度差。
（1）物體下降時(shí)重力做正功，WG＝mgh。
（2）物體上升時(shí)重力做負(fù)功，WG＝－mgh。
2、重力做功的特點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)它做的功只跟它的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)。
3、重力做功的特點(diǎn)可推廣到任一恒力做功，即恒力做功的特點(diǎn)是：與具體路徑無關(guān)，即恒力做的功等于力與在力的方向上的位移大小的乘積，跟初、末位置有關(guān)。
【典例1-1】如圖，質(zhì)量為m的一磁鐵吸附在鐵板AB的下方，磁鐵重心到鐵板A端的距離為L，鐵板A端與鉸鏈連接，現(xiàn)緩慢推動(dòng)B端，使鐵板AB與磁鐵一起繞鐵板A端逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，鐵板AB與磁鐵始終保持相對(duì)靜止，重力加速度為g，鐵板AB與水平面夾角從變?yōu)檫^程中，則下列說法正確的是（）
A．磁鐵受到三個(gè)力的作用
B．磁鐵可能不受摩擦力的作用
C．鐵板AB對(duì)磁鐵的作用力不做功
D．鐵板AB對(duì)磁鐵的作用力做功為
【典例1-2】（多選）如圖所示，光垂直照射斜面，把一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的小球從斜面頂端水平彈射出來做平拋運(yùn)動(dòng)，小球剛好落在木板底端。然后使用手機(jī)連續(xù)拍照功能，拍出多張照片記錄小球此運(yùn)動(dòng)過程。通過分析照片可以得到小球的飛行時(shí)間為0.6s，小球與其影子距離最大時(shí)，影子A距木板頂端和底端的距離之比約為7:9，重力加速度g=10m/s2。下列說法正確的是（）
A．飛行過程中，重力對(duì)小球做的功為1.8J
B．小球與影子距離最大時(shí)，剛好是飛行的中間時(shí)刻
C．斜面的傾角θ=30°
D．木板的長度為3.6m
【典例1-3】起重機(jī)用恒力F把質(zhì)量為1t的貨物以2m/s的速度勻速提升了4 m，則在這一過程中（不計(jì)空氣阻力，?。?br>（1）重力對(duì)貨物做了多少功？
（2）F對(duì)貨物做了多少功？
（3）貨物克服重力做了多少功？
（4）各個(gè)力對(duì)貨物做的總功是多少？
【變式1-1】如圖所示，兩豎直桿P、Q相距L，把長為2L的細(xì)繩兩端系在P、Q兩桿上，結(jié)點(diǎn)分別為A、B，忽略打結(jié)對(duì)繩長的影響，用光滑輕質(zhì)掛鉤把質(zhì)量為m的重物掛在繩上，重物可看作質(zhì)點(diǎn)，對(duì)下列操作的判斷正確的是（）
A．僅緩慢下移結(jié)點(diǎn)B，重物的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線
B．僅緩慢向右移動(dòng)Q桿，重物的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線
C．僅將結(jié)點(diǎn)B緩慢下移距離y，重力對(duì)重物做功為
D．僅緩慢向右移動(dòng)Q桿過程中，細(xì)繩的張力始終為
【變式1-2】（多選）如圖所示，一個(gè)物體由靜止開始，從A點(diǎn)出發(fā)分別經(jīng)三個(gè)光滑固定斜面下滑到同一水平面上的、、處．則下列說法正確的是（）

A．物體到達(dá)處重力做功最多
B．物體重力做功相等
C．物體到達(dá)水平面時(shí)重力的功率相等
D．物體到達(dá)時(shí)重力的功率最大
【變式1-3】小敏利用如圖所示的斜面和滑輪裝置將一質(zhì)量的重物搬運(yùn)到高處，滑輪兩側(cè)的輕繩均平行于斜面，若小敏沿斜面方向拉繩子的力，斜面傾角。求：
（1）拉力做的功是多少？
（2）斜面和滑輪裝置的機(jī)械效率是多少？

知識(shí)點(diǎn)2
重力勢(shì)能
1、定義：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢(shì)能。
2、大小：物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積，表達(dá)式為Ep＝mgh。
3、單位：焦耳（J），與功的單位相同。
4、重力做功和重力勢(shì)能變化的關(guān)系：重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，關(guān)系式：WG＝Ep1－Ep2。
【典例2-1】如圖所示，質(zhì)量為m的蘋果，從離地面高H的樹上由靜止開始下落，樹下有一深度為h的坑。若以地面為重力勢(shì)能的零勢(shì)能面，則當(dāng)蘋果落到坑底時(shí)，其重力勢(shì)能為（）
A．B．C．D．
【典例2-2】（多選）下列關(guān)于重力做功和重力勢(shì)能變化的說法中正確的是（）
A．物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)重力做正功，物體的重力勢(shì)能減小
B．物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加，速度一定減小
C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從變化到，重力勢(shì)能增加了
D．重力勢(shì)能為負(fù)值說明其方向與規(guī)定的正方向相反
【變式2-1】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量m=5 kg的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，靜止在傾角為37°的斜面上。已知斜面足夠長，與箱子間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。下列說法正確的是（）
A．保持箱子靜止的最小拉力為F=30N
B．保持箱子靜止的最大拉力為F=45N
C．當(dāng)拉力F=52N時(shí)，經(jīng)過1s箱子的動(dòng)能為10J
D．當(dāng)拉力F=52N時(shí)，經(jīng)過1s箱子的重力勢(shì)能增加40J
【變式2-2】（多選）如圖所示是研究物體的重力勢(shì)能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)示意圖，下列對(duì)于此圖的分析，正確的是（）

A．比較甲和乙，說明質(zhì)量相等的物體被舉得越高，勢(shì)能越大
B．比較甲和丙，說明在同一高度處，質(zhì)量越小的物體勢(shì)能越小
C．比較乙和丙，說明質(zhì)量越大的物體，勢(shì)能越大
D．小木樁進(jìn)入沙中越深，說明物體對(duì)木樁做的功越多
知識(shí)點(diǎn)3
重力勢(shì)能的相對(duì)性
1、重力勢(shì)能的相對(duì)性
（1）參考平面：物體的重力勢(shì)能總是相對(duì)于某一水平面來說的，這個(gè)水平面叫做參考平面，在參考平面上，物體的重力勢(shì)能取作0。
（2）重力勢(shì)能的相對(duì)性
①選擇不同的參考平面，物體重力勢(shì)能的數(shù)值是不同的。
②對(duì)選定的參考平面，上方物體的重力勢(shì)能是正值，下方物體的重力勢(shì)能是負(fù)值，負(fù)號(hào)表示物體在這個(gè)位置具有的重力勢(shì)能要比在參考平面上具有的重力勢(shì)能小。
2、標(biāo)矢性：重力勢(shì)能為標(biāo)量，其正負(fù)表示重力勢(shì)能的大小，物體在參考平面上方時(shí)，重力勢(shì)能為正值；在參考平面下方時(shí)，重力勢(shì)能為負(fù)值。
【典例3-1】一棵樹上有一個(gè)質(zhì)量為0.3kg的熟透了的蘋果P，該蘋果從樹上A處先落到地面C最后滾入溝底D。A、B、C、D、E水平面之間豎直距離如圖所示。以地面C為零勢(shì)能面，g取，則該蘋果從A落下到D的過程中重力勢(shì)能的減少量和在D處的重力勢(shì)能分別是（）

A．15.6J和9JB．9J和-9J
C．15.6J和-9JD．15.6J和-15.6J
【典例3-2】（多選）現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球，從離桌面H高處由靜止下落，桌面離地面高度為h，如圖所示，下面關(guān)于小球落地時(shí)的重力勢(shì)能及整個(gè)下落過程中重力勢(shì)能的變化分別是（）
A．若以地面為參考平面，分別為，增加
B．若以桌面為參考平面，分別為，增加
C．若以地面為參考平面，分別為0，減少
D．若以桌面為參考平面，分別為，減少
【變式3-1】如圖所示，桌面距水平地面高度為h，可以看成質(zhì)點(diǎn)的小球距地面高度為H，小球質(zhì)量為m，重力加速度為g。若以桌面為零勢(shì)能面，小球的重力勢(shì)能大小為（）
A．B．C．D．
【變式3-2】（多選）將質(zhì)量為m的物體從地面上方H高處無初速度釋放，落到地面后在地面打出一個(gè)深為h的坑，如圖所示，在此過程中（）

A．重力對(duì)物體做功mgH
B．物體重力勢(shì)能減少
C．全過程中合力對(duì)物體做的總功為零
D．以地面為參考平面，坑地處小球重力勢(shì)能為mgh
知識(shí)點(diǎn)4
彈性勢(shì)能
1、定義：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢(shì)能，叫彈性勢(shì)能。
2、影響彈性勢(shì)能的因素
(1)彈性勢(shì)能跟形變大小有關(guān)：同一彈簧，在彈性限度內(nèi)，形變?cè)酱?，彈簧的彈性?shì)能就越大。
(2)彈簧的彈性勢(shì)能跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)：在彈性限度內(nèi)，不同的彈簧發(fā)生同樣大小的形變，勁度系數(shù)越大，彈性勢(shì)能越大。
3、彈簧彈性勢(shì)能表達(dá)式：Ep＝eq \f(1,2)kx2。
4、彈力做功的計(jì)算：由于彈力是一個(gè)變力，計(jì)算其功不能用W=Fs設(shè)彈簧的伸長量為x，則F=kx，畫出F-x圖象。如圖所示。則此圖線與x軸所夾面積就為彈力所做的功。
由圖象可得：W彈==-△EP。
4、彈力做功與彈性勢(shì)能變化量的關(guān)系：W彈=-△EP．當(dāng)彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加；當(dāng)彈力做正功，彈性勢(shì)能減少。
【典例4-1】如圖所示，在一直立的光滑管內(nèi)放置一輕質(zhì)彈簧，上端點(diǎn)與管口A的距離為，一質(zhì)量為的小球從管口由靜止下落，將彈簧壓縮至最低點(diǎn)，壓縮量為，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為，彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的關(guān)系為，則（）
A．彈簧的最大彈性勢(shì)能為B．小球運(yùn)動(dòng)的最大速度等于
C．彈簧的勁度系數(shù)為D．小球運(yùn)動(dòng)中最大加速度為
【典例4-2】（多選）如圖，在粗糙固定斜面頂端系一彈簧，其下端掛一物體，物體在A點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用平行于斜面向下的力拉物體，第一次直接拉到B點(diǎn)，第二次將物體先拉到C點(diǎn)，再回到B點(diǎn)，則這兩次過程中（）

A．重力勢(shì)能改變量相等 B．彈簧的彈性勢(shì)能改變量不相等
C．摩擦力對(duì)物體做的功相等 D．斜面彈力對(duì)物體做的功相等
【變式4-1】如圖所示，撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員自起跳到跨越橫桿的過程中，撐桿先發(fā)生彎曲再恢復(fù)到原狀。在此過程中，下列說法正確的是（）
A．重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做正功 B．撐桿的彈性勢(shì)能一直減小
C．撐桿的彈性勢(shì)能一直增加 D．撐桿的彈性勢(shì)能先增大后減小
【變式4-2】（多選）為了研究蹦極運(yùn)動(dòng)，某同學(xué)用細(xì)繩與輕彈簧系在一起模擬“蹦極繩”，用砝碼模擬運(yùn)動(dòng)員，將“蹦極繩”的細(xì)繩一端固定在足夠高的支架上，將砝碼系掛在“蹦極繩”的彈簧一端。已知砝碼質(zhì)量為0.5kg，“蹦極繩”原長為10cm，砝碼從支架處由靜止下落，測(cè)得砝碼在不同時(shí)刻下降的高度及速率，可得如圖所示的速率—位移圖像。不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，下列判斷中正確的是（）

A．砝碼下落10~12.5cm的過程，所受合力方向向下
B．彈簧的勁度系數(shù)為500N/m
C．砝碼下落12.5cm時(shí)，“蹦極繩”的彈性勢(shì)能為0J
D．砝碼下落到最低點(diǎn)時(shí)，“蹦極繩”的彈性勢(shì)能為1J
1．如圖所示，光滑弧形軌道高為h，將質(zhì)量為m的小球從軌道頂端由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到軌道底端時(shí)的速度為v，重力加速度為g，該過程中小球重力勢(shì)能減少量為（）
A． B． C． D．
2．關(guān)于彈性勢(shì)能說法正確的是（）
A．同一根彈簧在彈性限度內(nèi)，形變量越大，彈性勢(shì)能越大
B．勁度系數(shù)越小彈性勢(shì)能越大
C．彈簧越長，彈性勢(shì)能越大
D．彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)和形變量無關(guān)
3．如圖所示，一質(zhì)量為 m 的游客乘坐摩天輪觀光。假設(shè)該游客隨摩天輪在豎直平面內(nèi)做半徑為 R 的圓周運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g。在游客從最低點(diǎn)轉(zhuǎn)過的過程中，其重力勢(shì)能的增加量為（）
A．mgRB．0.75mgRC．D．2mgR
4．如圖，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射需要經(jīng)過幾次變軌，某次變軌，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在處變軌到橢圓軌道2上，最后由軌道2在處變軌進(jìn)入圓軌道3，軌道1、2相切于點(diǎn)，軌道2、3相切于點(diǎn)。忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則以下說法正確的是（）
A．該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在處減速
B．該衛(wèi)星從軌道1到軌道3，重力勢(shì)能逐漸減小
C．該衛(wèi)星在軌道3的速度大小小于在軌道1的速度大小
D．該衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道3上經(jīng)過點(diǎn)的加速度大于在軌道2上經(jīng)過點(diǎn)的加速度
5．如圖所示，質(zhì)量為m的物體，放于水平面上，物體上豎直固定一原長為L、勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧。現(xiàn)用手拉住彈簧上端P緩慢向上提，使物體離開地面上升一段距離，在這一過程中，若P端上移的距離為H。關(guān)于物體的重力勢(shì)能，下列說法正確的是（）
A．減少了 B．增加了mgH
C．增加了 D．減少了
6．株洲蹦床運(yùn)動(dòng)員嚴(yán)浪宇在杭州亞運(yùn)會(huì)蹦床比賽中勇奪冠軍，在決賽中，嚴(yán)浪宇從最高點(diǎn)落到蹦床上再被彈起的圖像如圖所示，圖中只在和兩段時(shí)間內(nèi)為直線。忽略空氣阻力，且將運(yùn)動(dòng)員和蹦床簡化為豎直方向的彈簧振子，重力加速度為g，根據(jù)該圖像可知（）
A．在時(shí)刻，蹦床彈性勢(shì)能最大
B．在時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)員加速度大于g
C．在時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)員離開蹦床
D．在這段時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員先失重后超重
7．（多選）關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說法中正確的是（）
A．當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少
B．物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加
C．地球上任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定值
D．重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)
8．（多選）如圖所示，小明將疊放在一起的A、B兩本書拋給同一水平高度的小強(qiáng)，已知A的質(zhì)量為m，重力加速度為g，兩本書在空中不翻轉(zhuǎn)，不計(jì)空氣阻力，則A、B在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)（）
A．A的加速度等于gB．B的加速度大于g
C．A對(duì)B的壓力等于mgD．A的重力做功為0
9．（多選）一物體沿動(dòng)摩擦因數(shù)是的粗糙半圓形滑梯的A點(diǎn)靜止釋放，圓的半徑為R，從A運(yùn)動(dòng)到最低處的過程中，下面說法正確的是（）
A．重力對(duì)物體做功為 B．重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率先增后減小
C．摩擦力對(duì)物體做功為-mg D．滑塊受到的支持力大小不變
10．（多選）如圖所示，光滑斜面傾角分別為α、β，，兩小物體用細(xì)線相連，繞過光滑小滑輪靜止放在斜面上，兩邊細(xì)線分別與斜面平行，P和Q高度相同?，F(xiàn)在把細(xì)線剪斷，則下列說法正確的是（）

A．從開始到落地，P和Q的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同
B．從開始到落地，重力做功相同
C．從開始到落地，重力做功的平均功率相同
D．P和Q運(yùn)動(dòng)到同一高度時(shí)重力做功的功率總相同
11．如圖所示，質(zhì)量為、長度為的均勻柔軟細(xì)繩豎直懸掛。此時(shí)，天花板對(duì)繩子的拉力為。如果用外力將繩子的下端緩慢地豎直向上拉起至點(diǎn)，點(diǎn)與繩子上端的相距，繩子的重心移動(dòng)的距離為。
12．在太空艙內(nèi)處于完全失重狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了在天宮實(shí)驗(yàn)艙中利用如圖（a）的實(shí)驗(yàn)裝置，來探究彈簧的彈性勢(shì)能EP與形變量x間的關(guān)系，圖中彈簧固定在擋板A上，帶有刻度尺的軌道上B處裝有光電門，可以測(cè)量出鋼球經(jīng)過光電門的遮光時(shí)間t，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．將彈簧固定在檔板上
B．用鋼球與彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x
C．由靜止釋放鋼球，測(cè)量鋼球離開彈簧后經(jīng)過光電門的遮光時(shí)間t
D．改變彈簧的壓縮量，重復(fù)步驟B、C多次
E.分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。
請(qǐng)回答下列問題：
（1）設(shè)鋼球的直徑d，它通過光電門的遮光時(shí)間為t，則鋼球獲得的速度為v= 。
（2）本實(shí)驗(yàn)要研究彈性勢(shì)能EP與彈簧壓縮量x的關(guān)系，若通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到遮光時(shí)間t的倒數(shù)與彈簧壓縮量x的關(guān)系如圖（b）所示，則實(shí)驗(yàn)中可得到的結(jié)論是：彈簧的彈簧性勢(shì)能EP與成正比。
（3）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的操作及誤差，下列說法正確的是
A．實(shí)驗(yàn)中不必測(cè)定鋼球的直徑及質(zhì)量
B．軌道不光滑，會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差
C．用直徑較大的鋼球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差；
D．用質(zhì)量較大的鋼球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差。
13．如圖所示，有一原長為l0的橡皮筋，上端固定，在下端拴一質(zhì)量為M的物體時(shí)，橡皮筋伸長為a且恰好斷裂。若該橡皮筋下端拴一質(zhì)量為m(m

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