2022高中物理 第七章 機械能守恒定律 課時提升作業(yè)十六 7.4 重力勢能 新人教版必修2一、選擇題(本題共3小題,每小題7分,共21分)1.下列關于重力勢能的幾種理解,正確的是()A.重力勢能等于零的物體,一定不會對別的物體做功B.放在地面上的物體,它的重力勢能一定等于零C.選取地面為參考平面,從不同高度將某一物體拋出,落地時物體的重力勢能相等D.重力勢能及重力勢能的變化均與零勢能參考平面有關【解析】選C。重力勢能為零的物體可能還有動能,所以可能會對別的物體做功,A錯誤;重力勢能與零勢能面的選取有關,如果不選地面為零勢能面,則放在地面上的物體的重力勢能就不為零,B錯誤;物體落地時的高度相對參考面高度是相同的,根據Ep=mgh,所以重力勢能相等,C正確;重力勢能與零勢能參考平面有關,重力勢能的變化與零勢能參考平面無關,D錯誤。2.如圖所示,靜止的物體沿不同的光滑軌道由同一位置滑到水平桌面上,軌道高度為H,桌面距地面高為h,物體質量為m,重力加速度為g,則以下說法正確的是()A.物體沿豎直軌道下滑到桌面上,重力勢能減少最少B.物體沿曲線軌道下滑到桌面上,重力勢能減少最多C.以桌面為參考平面,物體重力勢能減少mgHD.以地面為參考平面,物體重力勢能減少mg(H+h)【解析】選C。重力做功與路徑無關,所以無論沿哪條軌道下落,重力做功相同,重力做功W=mgH,再由W=-Ep,所以Ep=-mgH,即物體重力勢能減少mgH,故C正確,A、B、D錯誤。3.有關重力勢能的變化,下列說法中錯誤的是()A.物體受拉力和重力作用向上運動,拉力做功是1 J,但物體重力勢能的增加量有可能不是1 JB.從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或斜拋,落到地面上時,物體重力勢能的變化是相同的C.從同一高度落下的物體到達地面,考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的情況下重力勢能的減少量是相同的D.物體運動中重力做功是-1 J,但物體重力勢能的增加量不是1 J【解析】選D。據重力做功的特點:與經過的路徑無關,與是否受其他力無關,只取決于始末位置的高度差,再根據重力做功等于重力勢能的減少量可知,B、C對,D錯;對于A選項,當物體加速運動時,克服重力做功少于1 J,重力勢能增加量少于1 J,物體減速運動時,克服重力做功即重力勢能增加量大于1 J,只有物體勻速向上運動時,克服重力做功即重力勢能增加量才是1 J,A對。二、計算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要注明單位)4.質量為5 kg的鋼球,從離地面100 m高處自由下落1 s。g取10 m/s2。(1)選取地面為參考平面,1 s內鋼球重力勢能減少了多少?1 s末鋼球的重力勢能為多少?(2)如果選取地面上方1 m處的平面為參考平面,1 s末它的重力勢能為多少?(3)如果選取自由下落的出發(fā)點所在水平面為參考平面,1 s末它的重力勢能為多少?【解析】(1)1 s內鋼球下落的高度為h=gt2=×10×12 m=5 m減少的重力勢能Ep=mgh=5×10×5 J=250 J1 s末鋼球離地面的高度為h1=(100-5) m=95 m1 s末鋼球的重力勢能為Ep1=mgh1=5×10×95 J=4 750 J。(2)1 s末鋼球離地面上方1 m處的平面的高度為h2=(95-1) m=94 m此時鋼球的重力勢能為Ep2=mgh2=5×10×94 J=4 700 J。(3)1 s末鋼球離出發(fā)點的豎直距離為5 m此時鋼球的重力勢能為Ep3=5×10×(-5)J=-250 J。答案:(1)250 J4 750 J(2)4 700 J(3)-250 J1.(6分)(多選)(2018·成都高一檢測)如圖所示,傾角=30°的光滑斜面固定在地面上,長為l、質量為m、粗細均勻、質量分布均勻的軟繩置于斜面上,其上端與斜面頂端齊平。用細線將質量為2m的物塊與軟繩連接,物塊由靜止釋放后向下運動,直到軟繩剛好全部離開斜面(此時物塊未到達地面),在此過程中()A.物塊的重力勢能減小2mglB.軟繩的重力勢能減少了mglC.物塊重力做的功小于2mglD.物塊克服細線拉力做的功為2mgl【解析】選A、B。軟繩離開斜面時物塊下降高度為l,物塊重力做的功等于2mgl,物塊重力勢能的減少量為2mgl,選項A正確、C錯誤;軟繩的重心下移了,故其重力勢能減少了mgl,選項B正確;物塊加速下落,細線上拉力小于物塊的重力,物塊克服細線的拉力做功小于2mgl,選項D錯誤。2.(13分)兩個底面積都是S的圓桶放在同一水平面上,桶內裝水,水面高度分別為h1和h2,如圖所示。已知水的密度為?，F(xiàn)把連接兩桶的閥門打開,不計摩擦阻力,當兩桶水面高度相等時,水的重力做功多少?重力勢能變化多少?【解析】圓桶中水的總質量為m=S(h1+h2),對于圓桶中的水,當兩邊水面高度相等時,相當于質量為m=S的水下降了h=,水的重力做功WG = mgh =gS()2,水的重力勢能變化Ep = -WG =-gS()2 ,負號表示減少。答案:gS()2減少gS()2