高一物理重力势能练习

重力势能练习
【同步达纲练习】
1.下述几种力中，做功的大小与物体的运动路径无关的是( ) A.重力 B.万有引力 C.摩擦阻力 D.浮力
2.一个物体从A 点沿粗糙面AB 与光滑面AC ，分别滑到同一水平面上的B 点与C 点，则下述说法中正确的是( )
A.沿AB 面重力做功多
B.沿两个面重力做功相同
C.沿AB 面重力势能减少多
D.沿两个面重力势能减小相同
3.在水平地面上铺着n 块形状为立方体的砖，每块砖的质量为m ，厚度为h ，若将砖一块一块地摞起来，至少要做功( )
A.nmgh
B.n 2
mgh C.21
n(n-1)mgh D.22n mgh
4.在一般的楼房中，一名成年人从一楼快步走上二楼所需要的平均功率为( ) A.25W B.100W C.400W D.1600W
5.如下图所示，质量为m 的小球A 静止在光滑的水平面上，另一质量为m 的小球B 以速度υ0向A 球滚来，撞在固定在A 球的轻质水平弹簧上，那么在其后的运动过程中，弹簧所能获得的最大弹性势能为( )
A. 21m υ2
0 B. 31
m υ2
0 C.
41
m υ2
D.无法确定
6.100N 的重物从桌面上方的A 点，举高到桌面上方2m 的B 点，再落到B 点下3m 的地面C 点，若以桌面上物体的重力势能为0，则物体在B 点的重力势能等于 J ，在地面物体的重力势能等于 J ，从B 到C 重力做功 J ，重力势能减少 J.
7.物体沿斜坡滑下后，在水平面上滑动，已知质量为m 的物体从斜坡上滑动到A 点时的速度大小为υ，A 点距水平面高为h ，最后停在水平面的B 点，若将此物体从B 点施加与面平行的力将它拉回A 点，通过A 点时速度大小为υ，则拉力作功 .
8.将边长为0.2m ，重为50N 的正立方体，放于水平地面上，若以与地面相接触的一个边为轴，将它翻转一次，则施加的动力作功 J.
【素质优化训练】
9.将横截面积为S 的玻璃管弯成如下图所示的连通器，放在水平桌面上，让左、右两管处在竖直状态，先关闭阀门k ，往左、右管中分别注入高度为h 1和h 2密度为ρ的液体.然后打开k ，直到液体静止，在上述过程中，重力对液体做的功为( )
A.ρgS(h 1-h 2)2
B.ρgS(h 1-h 2)2
/2
C.ρgS(h 1-h 2)2/4
D.ρgS(h 1-h 2)2
/8
10.如下图所示，质量为m 的小球用轻绳系住绕O 点在竖直平面内作圆周运动，当小球运动到与圆心O 点在同一水平面上的右端P 点时，其加速度大小为2g,则小球运动到最低点时，绳对小球的拉力大小为( )
A.4mg
B.3mg
C.(3+22)mg
D.(2+32)mg
11.在光滑水平面上有两个相同的小球A 和B ，另有两根相同的轻弹簧P 和Q ，其中P 被水平固定在竖直挡板上，Q 被水平固定在球B 上，如下图所示.现用水平推力使A 球压缩弹簧P 后静止，在此过程中推力做功W.然后撤去推力，A 球被弹簧P 弹出，撞到其正前方的弹簧Q 上，并沿两球心连线压缩弹簧Q ，直到把Q 压缩至最短长度.就以上物理过程，下列判断中正确的是( )
A.A 球把弹簧P 压缩后静止时，弹簧P 的弹性势能为W
B.弹簧Q 被压缩至最短时，所具有的弹性势能为W
C.A 球把弹簧Q 压缩至最短的过程中，A 球对Q 做功W
D.A 球把弹簧Q 压缩至最短的过程中，弹簧Q 对球B 做功4W
12.一物体放在斜面上恰能沿斜面匀速下滑.现将此物体放在斜面底端，用一平行于斜面向上的力将物体拉到斜面顶端，拉力至少做功70J ，若以斜面底为参考平面，则物体拉至斜面顶端时所具有的重力势能是 J.
13.如下图所示，链条的总长度为L ，总质量为m ，开始时链条有43
L 在光滑水平桌面上，而41
L 长度垂在光滑桌边外.若要把链条的悬挂部分拉回桌面，则至少要克服重力做功
_______J ；如果让链条由静止开始下滑，则当全部链条离开桌边时，该链条的速度大小是__________m/s.(桌高大于L)
14.如下图所示为一上细下粗的容器，上部横截面积为S ，下部横截面积为2S ，内有密
度为ρ的液体，容器的底部有高为h 的气泡.当气泡上升，从细部升出液面时(液面仍在细部)，重力所做的功为
.
15.如下图所示，在倾角为θ=30°的光滑斜面上，通过小定滑轮连接着质量均为m=4kg 的两个小物体A 和B.开始时，用手托住B 使之位于离地高度h=5m 处，而A 位于斜面底端.
然后放手，若取g=10m/s 2
，以地面为参考平面，不计一切摩擦.求放手后：
(1)B 即将着地时B 的动能和A 、B 及地球系统的重力势能； (2)物体A 的最大重力势能
【知识验证实验】
长江三峡工程位于长江西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市三斗坪.三峡工程是一座具有防洪、发电、航运及养殖和供水等巨大综合利用的特大型水利水电工程，其主要数据如表一、表二所示.
表一
表二
(1)请根据下图的三峡电站示意图简要说明水力发电的原理.想一想，为什么建水电站要建拦河大坝?
(2)长江三峡具有丰富的水力资源.请根据表一、表二内的有关数据，计算长江三峡工程可利用的最大水能为多少?有百分之几转化为电能?26台发电机组全部建成发电后，按设计要求年发电时间为多少?
解析：(1)水电站发电是利用水的势能转化为动能，推动水轮机，水轮机带动发电机将机械能转化为电能.筑坝的目的是要形成水位落差提高水的势能，将原来分布在整个流域的机械能集中起来，提高水能的利用率.
(2)从表一中可得最大蓄水位h=175m,平均年流量v=4.510×1011m 3
，则
可利用最大水能E=mgh=ρvgh=1.0×103×4.510×1011×9.8×175J=7.735×1017
J.
转化为电能的百分比η=176
1010735.7106.310468.8⨯⨯⨯⨯×100%=39.4%.
从表二可得总装机容量P=1.820×107
kW ，年平均发电量W=8.468×1010
kW ·h ，则年发电
时间
t=P W =kW h
kW 7
1010820.110468.8⨯⋅⨯=4652.747h=193.9d,
所以26台发电机组全部建成发电后，按设计要求年发电时间约为194d.
必须指出，发电机投入实际使用后，有一个保养、维修问题.因此每台发电机在一年里不可能是连续工作的.
说明 1994年，世界上最大的水利工程——长江三峡水利工程正式开工，2003年开始发电，在水能的利用中，包含了丰富的物理知识，本题是一道学科内综合题，通过练习，学生要掌握如何运用所学知识，分析解决联系实际问题的能力.
【知识探究学习】
能源问题是当前热门话题，传统的能源—煤和石油—一方面储量有限，有朝一日将要被开采完毕，另一方面，使用过程中也带来污染.寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向.利用潮汐发电即是一例.
关于潮夕，古人说：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也.”下图表示的是利用潮汐发电.左方为陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道(图(a))，潮落至最低点时放水发电(图(b)).待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电(图(c)).设海湾面
积为5.0×107m 2
，高潮与低潮间高度差3.0m ，则一天内水流的平均功率为多少MW?
注：实际上由于各种损失，发电功率仅为水流的平均功率的10%—25%.例如法国兰斯河(the Rance River)潮汐发电站水势能释放平均功率240MW ，而发电功率仅为62MW.
解析：潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能. 每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为：
mg=ρυg=1.0×103×5.0×107×3×10kg=1.5×1012
kg 其重心的高度变化为：h=1.5m
一天内海水两进两出，故水流功率为：
P=t mgh 4=3600245
.1105.1412⨯⨯⨯⨯W ≈1.0×108
W
即：P ≈100MW
能源是人类生存和发展的重要支撑因素，海洋蕴藏着极丰富的能源：潮汐能、波浪能、温差能、盐度差能、海流能等，海洋能源急待人类去开发.潮汐发电是海洋能开发较早的一
种，我国潮汐能源约1.1×108
kW ，开发利用潮汐能技术也在不断提高.本题以潮汐能发电这一问题为背景，向同学们介绍了潮汐能、潮汐发电的原理、条件.边学习边运用，解决了问题，学到了新东西.
参考答案
【同步达纲练习】
1.A 、B 、D
2.B
3.C
4.B
5.C
6.200；-100；300；300
7.2mgh+m υ2
8.2.1 【素质优化训练】
9.C 10.A 11.A 、D 12.35 13.321
mgl;4
1gl 15
14.2hs ρg(l-2h
) 15.(1)50J ；100J (2)150J。