2019-2020年高一物理 第6單元：達(dá)標(biāo)訓(xùn)練（5、重力勢(shì)能）(有解析) 大綱人教版.doc

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2019-2020年高一物理 第6單元：達(dá)標(biāo)訓(xùn)練（5、重力勢(shì)能）(有解析) 大綱人教版 基礎(chǔ)鞏固 1.下列說法中正確的是（　?。〢.地球上的任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定的值 B.從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或下拋，落到地面上時(shí)，物體的重力勢(shì)能的變化是相同的 C.在不同高度的物體具有的重力勢(shì)能可能相同 D.位于零勢(shì)能參考平面以下的物體的重力勢(shì)能一定小于在零勢(shì)能參考平面以上的物體的重力勢(shì)能 解析：本題考查對(duì)重力勢(shì)能、重力勢(shì)能變化等概念的理解.其中，對(duì)重力勢(shì)能相對(duì)性的認(rèn)識(shí)與理解是關(guān)鍵. 重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能參考平面的選擇有關(guān)，參考平面不同，同一物體在某一位置的重力勢(shì)能也會(huì)不同，故不能說地球上的任何一個(gè)物體的重力勢(shì)能都有一個(gè)確定的值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.因?yàn)槟骋晃矬w（設(shè)質(zhì)量為m）從同一高度h處拋出落到地面時(shí)，物體重力勢(shì)能的變化ΔEp=Ep2-Ep1=0-mgh=-mgh，僅與m、h有關(guān)，與做什么樣的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，所以選項(xiàng)B正確.因?yàn)橹亓?shì)能Ep=mgh∝mh，所以當(dāng)質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體在不同高度h1、h2處，若m1h1=m2h2，則它們具有的重力勢(shì)能相同，選項(xiàng)C正確.因?yàn)槲矬w在零勢(shì)能參考平面上時(shí)重力勢(shì)能為零，物體位于參考平面以下時(shí)其重力勢(shì)能小于零，物體位于參考平面以上時(shí)重力勢(shì)能大于零，所以選項(xiàng)D正確. 答案：BCD 2.關(guān)于重力做功和物體重力勢(shì)能的變化，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.當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加 C.重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān) D.重力勢(shì)能的變化量與參考平面的選取有 解析：根據(jù)重力做功的特點(diǎn)及重力勢(shì)能的定義可知選項(xiàng)A、B、C都是正確的. 答案：ABC 3.質(zhì)量為2 kg的小物體從高為3 m、長(zhǎng)為6 m的斜面頂端由靜止開始下滑，如圖7-5-10所示，滑到底端時(shí)速度為6 m/s，取g=10 m/s2.則物體在斜面上下滑到底端的過程中 …（　?。? 圖7-5-10 A.重力對(duì)物體做功60 J B.物體克服摩擦力做功36 J C.合力對(duì)物體做功36 J D.物體的重力勢(shì)能增加60 J 解析：依據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化間的關(guān)系及動(dòng)能定理綜合分析求解.由WG=mgh=-ΔEp，可求得重力做功60 J，物體重力勢(shì)能減少60 J.由動(dòng)能定理可知，物體克服摩擦力所做的功，合力所做的功為W合=36 J. 答案：AC 4.在水平面上豎直放一個(gè)輕質(zhì)彈簧，有一物體從它的正上方自由落下，落在彈簧上并壓縮彈簧，當(dāng)物體的速度減為零時(shí)（　?。? A.物體的重力勢(shì)能最大 B.物體的動(dòng)能最大 C.彈簧和物體具有的彈性勢(shì)能最大 D.彈簧和物體具有的彈性勢(shì)能最小 解析：可從動(dòng)能、重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的表達(dá)式切入分析，明確動(dòng)能、勢(shì)能、彈性勢(shì)能的大小分別與速度、高度及彈簧形變的大小相對(duì)應(yīng). 當(dāng)物體落在彈簧上并壓縮彈簧而速度減為零時(shí)，物體處在最低位置，重力勢(shì)能最小，動(dòng)能為零，彈簧的壓縮量最大.因而選項(xiàng)C正確，其余選項(xiàng)都不正確. 答案：C 5.一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力F作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如圖7-5-11所示.則水平力F所做的功為（　?。?  圖7-5-11 A.mgLcosθ　　　　　　　　B.mgL（1-cosθ） C.FLsinθ D.FLθ 解析：依據(jù)動(dòng)能定理可知合力做功為零，故變力F做的功等于重力所做功.根據(jù)動(dòng)能定理，由于小球的動(dòng)能沒有變化，拉力F的功等于小球重力勢(shì)能的增加，即WF=mgL（1-cosθ）. 答案：B 6.如圖7-5-12所示，一質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為A的長(zhǎng)方體物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1.為使它水平移動(dòng)距離A，可以用將它翻倒或向前緩慢平推兩種方法，則下列說法中正確的是（　?。? 圖7-5-12 A.將它翻倒比平推前進(jìn)做功少 B.將它翻倒比平推前進(jìn)做功多 C.兩種情況做功一樣多 D.兩種情況做功多少無法比較 解析：翻倒過程中，外力克服重力所做的功等于重力勢(shì)能的增加，可通過重心的變化求取重力勢(shì)能的變化量，進(jìn)而求得外力所做的功. 使物塊水平移動(dòng)距離a，需將它翻倒一次，需克服重力做功，使其重心位置由離地增加到，所以至少需做功；而緩慢平推需做功. 答案：B 7.物體在運(yùn)動(dòng)過程中，克服重力做功為50J，則（　?。? A.重力做功為50 J[ B.物體的重力勢(shì)能一定增加了50 J C.物體的動(dòng)能一定減少50 J D.重力做了50 J的負(fù)功 解析：重力做功會(huì)使物體的重力勢(shì)能發(fā)生改變：WG＞0，重力勢(shì)能Ep減少；WG＜0，物體克服重力做功，重力勢(shì)能Ep增加；WG=0，重力勢(shì)能Ep不變；且重力做多少功，重力勢(shì)能就變化多少. 答案：BD 給合應(yīng)用 8.如圖7-5-13所示，底面積為2a2的兩個(gè)圓柱形容器，底部用細(xì)管連接，左邊容器的水面浮著一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正方形木塊，木塊的一半浸在水中.現(xiàn)將木塊慢慢提出水面，則容器中水的重力勢(shì)能減少了.[ 圖7-5-13 解析：可用等效法解.提出木塊，設(shè)想水不流動(dòng)，僅左邊水面達(dá)到水平，重力勢(shì)能減少.然后水流動(dòng)，左右兩邊水面達(dá)到水平，重力勢(shì)能又減少，故重力勢(shì)能共減少. 答案： 9.如圖7-5-14所示，礦井深100 m，用每米質(zhì)量為1 kg的鋼索把質(zhì)量為100 kg的機(jī)器從井底提到井口，至少應(yīng)該做多少功？（機(jī)器可視為質(zhì)點(diǎn)，取g=10m/s2） 圖7-5-14 解析：所做的功至少等于機(jī)器及鋼索增加的重力勢(shì)能， 即=10010100 J+1001050 J=1.5105 J. 10.在離水平地面45 m的高處以10 m/s的初速度沿水平方向拋出一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的小球，不計(jì)空氣阻力，求： （1）在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力勢(shì)能的改變量之比ΔEp1∶ΔEp2∶ΔEp3是多少？ （2）在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的動(dòng)能變化量之比ΔEk1∶ΔEk2∶ΔEk3是多少？ （3）設(shè)物體在地面上的重力勢(shì)能為零，在什么高度處重力勢(shì)能和動(dòng)能相等？（取g=10 m/s2） 解析：（1）因?yàn)樽銎綊佭\(yùn)動(dòng)的物體沿豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)下降高度之比h1∶h2∶h3=1∶3∶5，所以在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力所做正功之比為W1∶W2∶W3=mgh1∶mgh2∶mgh3=1∶3∶5，由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系可知，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力勢(shì)能的減少量之比ΔEp1∶ΔEp2∶ΔEp3=W1∶W2∶W3=1∶3∶5. （2）由動(dòng)能定理知，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)動(dòng)能的增加量之比等于相應(yīng)時(shí)間內(nèi)合力做功之比，即ΔEk1∶ΔEk2∶ΔEk3=W1∶W2∶W3=1∶3∶5. （3）設(shè)在離地高度h處重力勢(shì)能與動(dòng)能相等，mgh=Ek，對(duì)物體自拋出至到達(dá)該處應(yīng)用動(dòng)能定理有： 二式聯(lián)立得. 11.盤在地面上的一根不均勻的金屬鏈重30 N，長(zhǎng)1 m，從甲端緩慢提至乙端恰好離地時(shí)需做功10 J.如果改從乙端緩慢提至甲端恰好離地做多少功？（取g=10 m/s2） 解析：設(shè)繩子的重心離乙端距離為x m，則當(dāng)乙端剛離開地面時(shí)有m. 則繩子的重心離甲端為m，當(dāng)甲端剛離開地面時(shí)，具有的重力勢(shì)能為20 J，可知從乙端緩慢提至甲端恰好離地做功20 J. 12.如圖7-5-15所示，一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為r、體積為V的鐵球，用一細(xì)線拴住，慢慢地放入截面積為S、深度為h的水中.已知水的密度為ρ，求（1）鐵球從剛與水面接觸至與杯底接觸的過程中，水與鐵球的重力勢(shì)能分別變化了多少？（2）水與鐵球組成的系統(tǒng)總的重力勢(shì)能變化了多少 圖7-5-15 解析：（1）鐵球在下落過程中重力做了正功：WG=mgh，所以，鐵球的重力勢(shì)能減少了mgh；當(dāng)鐵球全部浸入水中后，水的重心上升了，再克服重力做功： ,所以，水的策略熱能增加了.（2）鐵球與水總的重力勢(shì)能減少了. 13.(全國(guó)理綜Ⅱ)如圖7-5-16所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R＝5.0 m，軌道在C處與水平地面相切.在C處放一小物塊，給它一水平向左的初速度v0＝5 m/s，結(jié)果它沿CBA運(yùn)動(dòng)，通過A點(diǎn)，最后落在水平面上的D點(diǎn)，求C、D間的距離s.取重力加速度g＝10 m/s2. [ 圖7-5-16 解析：設(shè)小物塊的質(zhì)量為m，過A處時(shí)的速度為v，由A到D經(jīng)歷的時(shí)間為t，有 ①[② s=vt③[ 由①②③式并代入數(shù)據(jù)得s=1 m.