人教版高中物理必修二课时作业14.docx

高中物理学习材料
1. 如图7－4－8所示，某物体分别沿三条不同的轨道，由离地h高的A点滑至B点，轨道Ⅱ光滑，轨道Ⅰ、Ⅲ均有摩擦，则重力做功多少的情况是( )
图7－4－8
A．沿轨道Ⅰ滑下多
B．沿轨道Ⅱ滑下多
C．沿轨道Ⅲ滑下多
D．沿三条轨道滑下时重力做功相等
【解析】重力做功只与初、末位置的高度差有关，故D正确．
【答案】 D
2．关于重力势能，以下说法中正确的是( )
A．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的
B．重力势能为零的物体，不可能对别的物体做功
C．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变
D．只要重力做功，重力势能一定变化
【解析】由重力势能的表达式E p＝mgh可知，由于高度h具有相对性，重力势能的大小也具有相对性，即处于某个位置的某个物体，在选择不同的参考平面时，重力势能的大小是不同的．因此选项A不正确；重力势能的大小具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，所以重力势能为零的物体，是指物体处于参考平面上，并不能表明物体不具有做功的本领．如在地面上流动的一薄层水，若取地面为参考平面，则其重力势能为零，但当这些水流向更低处时仍可对别的物体做功．所以选项B不正确；物体的重力势能是由物体的重力和物体的高度共同决定的，只要物体的高度发生变化，物体的重力势能就一定发生变化．例如当物体沿斜面匀速下滑时，高度减小，重力势能将减小．故选项C错误；重力的方向总是竖直向下的，重力做功时物体的高度肯定发生变化，重力势能也一定发生变化．可见选项D正确．
【答案】 D
3．下面关于重力势能的说法中，正确的是( )
A．有A、B两个物体，A的高度是B高度的2倍，那么物体A的重力势能的数值一定是物体B的2倍
B．从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛，从抛出到落地的过程中，物体重力势能的变化是相同的
C．有一物体从楼顶落到地面，如果受到空气阻力，物体重力势能的减小量小于自由下落时重力势能的减小量
D．重力做功时，不仅与物体运动的高度差有关，还与物体运动的路径有关【解析】重力势能的大小与参考平面的选取有关，A错；重力势能的变化
等于该过程重力的功，故B正确C错；重力做功与物体的运动路径无关，D错．【答案】 B
4．质量为0.5 kg的小球，从桌面以上h1＝0.4 m的A点落到地面的B点，桌面高h2＝0.8 m．以桌面为参考平面，取g＝10 m/s2，下列说法正确的是 ( ) A．小球在A点的重力势能为6 J
B．小球在B点的重力势能为4 J
C．小球从A点下落到B点的过程中重力势能减少了6 J
D．小球从A点下落到B点的过程中重力做的功为－6 J
【解析】小球在A点时的重力势能E p A＝mgh A＝0.5×10×0.4 J＝2 J；小球在B点时的重力势能E p B＝mgh B＝0.5×10×(－0.8) J＝－4 J；小球从A点下落到B点的过程中减少的重力势能等于这一过程重力做的功，即ΔE p＝mgh AB＝0.5×10×1.2 J＝6 J.
【答案】 C
5．一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h.关于此过程，下列说法中不正确的是( )
A．提升过程中手对物体做功m(a＋g)h
B．提升过程中合外力对物体做功mah
C．提升过程中物体的重力势能增加m(a＋g)h
D．提升过程中物体克服重力做功mgh
【解析】提升过程中物体的重力势能增加mgh，物体克服重力做功mgh，D 对，C错；由牛顿第二定律可得F＝mg＋ma，提升过程中手对物体做功W＝Fh＝m(g＋a)h，A对；同理可知B对．
【答案】 C
6．运动员跳伞将经历加速、减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )
A．阻力对系统始终做负功
B．系统受到的合外力始终向下
C．重力做功使系统的重力势能增加
D．任意相等的时间内重力做的功相等
【解析】由于阻力的方向始终与运动方向相反，因此阻力始终做负功，选
项A正确；系统在减速下降过程中所受合外力的方向与运动方向相反，即合外力向上，选项B错误；系统一直向下运动，因此重力一直做正功，重力势能减小，选项C错误；由于系统做变速运动，因此在相等的时间内下落的高度不一定相同，故重力做的功不一定相等，选项D错误．
【答案】 A
7．(2013·大同高一检测)一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上．现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则( ) A．铁棒的重力势能增加了300 J
B．铁棒的重力势能增加了150 J
C．铁棒的重力势能增加量为 0
D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定
【解析】铁棒的重心升高的高度h＝0.25 m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔE P＝mgh＝600×0.25 J＝150 J，故B 正确．
【答案】 B
8．物体做自由落体运动，其相对于地面的重力势能与下落速度的关系，图中正确的是( )
【解析】设物体原来高度为h0，具有重力势能为E p0＝mgh0，下落过程中有
E p ＝mg(h0－
1
2
gt2)＝E
p0
－
1
2
mg2t2＝E
p0
－
1
2
mv2，即C正确．
【答案】 C
9．如图7－4－9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( )
图7－4－9
A．n(n－1)mgh B.1
2
n(n－1)mgh
C．n(n＋1)mgh D.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h
2
高处，所以这n块砖的初始重力势能为E1＝
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H
2
＝
nh
2
处，
所以末态重力势能为E2＝nmg H
2
＝
n2mgh
2
，人做的功至少等于重力势能的增量，即
W＝ΔE
p ＝E2－E1＝
n n－1mgh
2
.
【答案】 B
10．如图7－4－10所示，桌面距地面0.8 m，一物体质量为2 kg，放在距桌面0.4 m的支架上(g取10 m/s2)．
图7－4－10
(1)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能减少了多少？
(2)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能减少了多少？
【解析】(1)以地面为参考平面，物体的高度h1＝1.2 m，因此物体的重力势能为
E
p1
＝mgh1＝2×10×1.2 J＝24 J，
物体落至桌面时的重力势能为
E
p2
＝mgh2＝2×10×0.8 J＝16 J，
物体重力势能的减少量
ΔE p＝E p1－E p2＝(24－16) J＝8 J.
(2)同理以桌面为参考平面时：E p1′＝8 J，E p2′＝0，则物体落至桌面时重力势能的减少量ΔE p′＝8 J.
【答案】(1)24 J 8 J (2)8 J 8 J
11．如图7－4－11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＝2
3
l，则小球由A点运动到C点的过程中，重力势能减少了多少？重力做
功为多少？
图7－4－11
【解析】从A点运动到C点，小球下落h＝1
3
l，
故重力做功W G＝mgh＝1
3 mgl，
重力势能的变化量ΔE p＝－W G＝－1
3 mgl，
负号表示小球的重力势能减少了．
【答案】1
3
mgl
1
3
mgl
12. (2013·威海高一检测)如图7－4－12所示，有一条长为L、质量为m 的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点为重力势能的零点，求：
图7－4－12
(1)开始和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？
(2)此过程中重力势能减少了多少？
【解析】(1)开始时，左边一半链条重力势能为
E p1＝－
m
2
g·
L
4
sin θ，
右边一半的重力势能为E p2＝－m
2
g·
L
4
，
左右两部分总的重力势能为
E p ＝E p1＋E p2＝－
1
8
mgL(1＋sin θ)，
最后链条从右侧刚好全部滑出时，重力势能
E p ′＝－
1
2
mgL.
(2)重力势能减少了ΔE p减＝E p－E p′＝1
8
mgL(3－sin θ)．
【答案】(1)－1
8
mgL(1＋sin θ) －
1
2
mgL
(2)1
8
mgL(3－sin θ)。