D.hA>hB,则一定有WA>WB
9.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
10.起重机将质量为m的货物竖直匀加速吊起,加速度为a。
当把货物提升h高时,货物的重力势能增量ΔEp及起重机对货物所做的功W分别为
A.ΔEp=mghB.ΔEp=mahC.W=m(g–a)hD.W=m(g+a)h
11.质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落到地面后出现一个深为h的坑,如图所示,在此过程中
A.重力对物体做功mgH
B.物体重力势能减少mg(H–h)
C.合力对物体做的总功为零
D.地面对物体的平均阻力为
12.一物体在自由下落过程中,重力做了6J的功,则
A.该物体重力势能减少,减少量等于6J
B.该物体重力势能减少,减少量大于6J
C.该物体重力势能减少,减少量小于6J
D.该物体重力势能增加,增加量等于6J
13.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。
假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
14.质量为m的物体,在距地面h高处以g/2的加速度由静止开始竖直落下至地面,则下落过程中
A.物体的动能增加3mgh/2B.物体的重力势能减少了mgh/2
C.物体的机械能减少了mghD.物体的重力做的功为mgh
15.跳水运动员从10m高的跳台上跳下,在运动员下落的过程中
A.运动员的动能增加,重力势能增加
B.运动员的动能减少,重力势能减少
C.运动员的动能减少,重力势能增加
D.运动员的动能增加,重力势能减少
16.如图,跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型:
运动员从高处落到处于自然状态的跳板(A位置)上,随跳板一同向下运动到最低点(B位置)。
对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程中,下列说法正确的是
A.运动员到达最低点时,其所受外力的合力为零
B.在这个过程中,运动员的动能一直在减小
C.在这个过程中,跳板的弹性势能一直在增加
D.在这个过程中,运动员所受重力对她做的功大于跳板的作用力对她做的功
17.如图所示,桌面离地高为h,质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落,不计空气阻力,假设桌面为零势能的参考平面,则小球在图示位置处的重力势能
A.mghB.mgHC.mg(H+h)D.mg(H+h)
18.一个实心铁球和一个实心木球质量相等,将它们放在同一水平地面上,下列结论中正确的是
A.铁球的重力势能大于木球的重力势能
B.铁球的重力势能小于木球的重力势能
C.铁球的重力势能等于木球的重力势能
D.上述三种情况都有可能
19.一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示,用恒力F拉弹簧,使木块离开地面,如果力F的作用点向上移动的距离为h,则
A.木块的重力势能增加了mghB.木块的机械能增加了Fh
C.拉力所做的功为FhD.木块的动能增加了Fh
20.“极限挑战”有一个项目:
选手需要借助悬挂在高处的绳飞跃到鸿沟对面的平台上。
如图所示,已知选手(可视为质点)的质量为m,站在鸿沟边沿抓住长为L的绳由静止开始摆动,初始时绳与竖直方向的夹角为α。
不考虑空气阻力和绳的质量,若选手摆到最低点时速度为v,则选手由静止开始到摆到最低点的过程中,下列说法正确的是
A.摆到最低点时重力的功率为mgv
B.重力做正功,重力势能减少,减少量为
C.绳拉力的平均功率一定大于零
D.重力的功率先增大后减小
21.质量为1kg的小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度随时间变化的关系如图所示,取g=10m/s2则
0
-3
0.4
0.8
t/s
v/m•s-1
5
A.小球下落过程中的最大势能为12.5J
B.小球下落过程中的最大速度为5m/s
C.第一次反弹的最大动能为4.5J
D.小球能弹起的最大高度为1.25m
22.质量为20kg的薄铁板平放在二楼的地面上,二楼地面与楼外地面的高度差为5m。
这块铁板相对二楼地面的重力势能为________J;相对楼外地面的重力势能为________J;将铁板提高1m,若以二楼地面为参考平面,则铁板的重力势能变化了________J;若以楼外地面为参考平面,则铁板的重力势能变化了________J。
23.广州塔位于广州市中心,塔高约450m,天线桅杆约160m,整体高约610m。
站在400m高处,质量为60kg的游客,在下列情况中,重力势能是多少?
(g取10m/s2)
(1)以地面为参考系;
(2)以塔顶为参考系;
(3)以桅杆顶为参考系。
24.如图所示,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=2l/3,则小球由A点运动到C点的过程中,重力势能减少了多少?
重力做功为多少?
25.一只质量为1kg的小球,从距水平地面5m高的点以8m/s的初速度水平抛出。
不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。
求:
(1)小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能;
(2)小球在空中飞行的时间;
(3)小球抛出的水平距离。
1.D【解析】根据Ep=mgh知,重力势能由物体所受的重力和它所处的高度共同决定,故A错;重力势能是物体和地球组成的系统所共有的,故D正确;重力势能是相对量,只有相对一个参考平面,重力势能才有确定值,在地面上的物体,重力势能不一定为零,故C错;重力势能可以为负值或零,故B错。
2.C【解析】重力做功与具体路径无关,不论物体沿怎样的路径运动,只要其初末位置相同,重力做的功就一样多。
3.D【解析】以桌面为参考平面,小球落地时的高度为–h,所以小球落地时的重力势能Ep=–mgh,整个下落过程中重力势能的变化等于重力做的功,所以,ΔEp=–mgΔh=–mg(H+h),所以重力势能减少mg(H+h)。
4.A【解析】两个物体质量相等,重力相同,又初末位置的高度差相等,故重力做功相等,重力势能改变量相等。
5.AB【解析】重力势能是否变化,考查重力是否做功,自由落体运动的物体,在第1s内与第2s内下落高度之比为1:
3,故重力势能减少量之比为1:
3;竖直上抛的物体,从抛出到返回抛出点,重力做功为零。
7.BD【解析】物体重力做功的多少只与它运动的初、末位置的高度差有关,与其他因素无关,所以沿两个面重力做的功相同,A错误,B正确;由于重力势能的变化总等于重力所做的功,故沿两个面减少的重力势能相同,C错误,D正确。
8.B【解析】克服重力做的功等于重力势能的增加量,两绳都离开地面时,若hA=hB或hAhB,则绳A的重心可能比绳B的高,也可能低,也可能等高,所以克服绳A的重力做的功可能比克服绳B的重力做的功大,也可能小,还可能相等,故选项B对、D错
9.B【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Ep–h图象为倾斜直线,B正确。
10.AD【解析】重力势能增量等于克服重力做功为mgh,所以A正确;B错误;根据牛顿第二定律可求起重机对货物的作用力F–mg=ma,所以W=m(g+a)h,故C错误;D正确。
11.C【解析】重力对物体做功mg(H+h),物体重力势能减少mg(H+h),选项AB错误;根据动能定理,对整个过程中,mg(H+h)–fh=0,解得
,故选项C正确,D错误;故选C。
12.A【解析】物体在自由下落过程中,重力做了6J的功,则该物体重力势能减少,减少量等于6J,选项A正确。
13.AB【解析】运动员到达最低点前重力一直做正功,故重力势能始终减小,故A正确;蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加,B正确;蹦极过程中,有弹性力做功,机械能不守恒,故C错误;重力势能的改变与重力势能零点的选取无关,只与起始和终止位置有关,故D错误。
14.D【解析】据题意,重力做功mgh,其他力做功mgh/2,则据动能定理,物体动能增加了mgh/2,故选项A错误而选项D正确;物体重力势能减少量等于重力做的功,即mgh,故选项B错误;物体机械能减少量等于其他力做的功,即mgh/2,故选项C错误。
15.D【解析】下落过程中,重力方向与运动方向相同,重力做正功,重力势能减小,动能增加,D正确。
16.C【解析】从接触跳板到最低点,弹力一直增大,合力先减小后增大,故A错误。
加速度的方向先向下后向上,速度先和加速度同向再和加速度反向,可知速度先增大后减小,动能先增大后减小,故B错误。
形变量一直在增大,弹性势能一直在增加,故C正确。
根据动能定理,重力做正功,弹力做负功,动能在减小,所以运动员所受重力对他做的功小于跳板的作用力对他做的功,故D错误,故选C。
19.C【解析】在F的作用下,力F的作用点向上移动的距离为h,所以F做功为Fh,C正确;根据功能关系可知,木块和弹簧组成的系统机械能增加Fh,B错误,由于弹簧要伸长,所以木块上移的距离小于h,故重力势能增大量小于mgh,A错误;木块增加的动能与弹簧增加的弹力势能之和等于Fh,故木块增加的动能小于Fh,D错误。
20.D【解析】由于摆到最低点时,速度方向和重力方向垂直,所以重力的瞬时功率为0,A错误;下降过程中重力做正功,重力势能减小,减小量为
,B错误;由于绳子的拉力从始至终都与速度方向垂直,所以拉力不做功,功率为零,C错误;向下运动过程中,竖直方向的速度先变大后变小,最后在最低点时,选手的竖直方向的速度为0,所以选手重力做功的功率先变大后减小,D正确。
21.ABC【解析】由图象可知小球下落的最大速度为5m/s,然后以3m/s的速度反弹,动能最大时为下落至最大速度时的动能12.5J,故下落前的最大重力势能为12.5J,AB正确;第一次反弹的最大动能为
,高度为
,C对D错。
22.0 103 200 200
【解析】根据重力势能的定义式,以二楼地面为参考平面:
Ep=0
以楼外地面为参考平面:
Ep=mg×h=20×10×5J=103J
以二楼地面为参考平面:
ΔEp=Ep2–Ep1=mgh1–0=20×10×1J=200J
以楼外地面为参考平面:
ΔEp=Ep2–Ep1=mg(h+h1)–mgh=mgh1=20×10×1J=200J
23.
(1)2.4×105J
(2)–3×104J (3)–1.26×105J
【解析】
(1)游客到地面的高度为400m,所以重力势能
Ep=mgh=60×10×400J=2.4×105J
(2)游客在塔顶下方50m,所以重力势能
Ep=mgh=–60×10×50J=–3×104J
(3)游客在桅杆顶下方210m,所以重力势能
Ep=mgh=–60×10×210J=–1.26×105J
25.
(1)50J
(2)1s(3)8m
【解析】
(1)小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能
;解得:
(2)根据平抛运动的特点:
,
;解得:
t=1s
(3)小球抛出的水平距离:
;解得