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1、重力勢能
1.關(guān)于重力勢能,下列說法中正確的是 ( )
A.物體的位置一旦確定,它的重力勢能的大小也隨之確定
B.物體與零勢能面的距離越大,它的重力勢能也越大
C.一個物體的重力勢能從-3 J變化到-5 J,重力勢能增大了
D.重力勢能的減少量等于重力對物體做的功
【解析】選D。重力勢能具有相對性,某個物體處于某個位置,相對不同的參考平面具有不同的重力勢能,故A錯誤;重力勢能Ep=mgh,h為相對于零勢能面的高度差;重力勢能的大小與質(zhì)量和高度兩個因素有關(guān),故只有高度大不能說明重力勢能大;故B錯誤;一個物體的重力勢能從-3 J變化到-5 J,說明物體的高度減小,故重力勢能減小了,故
2、C錯誤;只要重力做功,高度一定變化,故重力勢能一定變化,重力做多少功重力勢能變化多少,故D正確。
2.如圖所示,在離地面高為H處,將質(zhì)量為m的小球以初速度v0豎直上拋,取拋出位置所在水平面為參考平面,則小球在最高點和落地處重力勢能分別為( )
A.mg,0 B.m,-mgH
C.m,mgH D.m,mgH+m
【解析】選B。小球能上升到的最高點與拋出點相距h=,所以在最高點時具有的重力勢能Ep1=mgh=m。落地時小球的位置在參考平面下方H處,所以落地時小球具有的重力勢能Ep2=-mgH。故B正確。
【補償訓練】
升降機中有一質(zhì)量為m的物體,當升降機以加速
3、度a勻加速上升高度h時,物體增加的重力勢能為 ( )
A.mgh B.mgh+mah
C.mah D.mgh-mah
【解析】選A。重力勢能的改變量只與物體重力做功有關(guān),而與其他力做的功無關(guān)。物體上升h的過程中,物體克服重力做功mgh,故重力勢能增加mgh,選A。
3.(多選)如圖所示,一輕彈簧一端固定于O點,另一端系一重物,將重物從與懸點O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點靜止釋放,讓它自由擺下,不計空氣阻力,在重物由A點擺向最低點B的過程中 ( )
A.重力做正功,彈力不做功
B.重力做正功,彈力做負功,彈性勢能增加
C.若用與彈簧原長相等的細繩
4、代替彈簧后,重力做正功,彈力不做功
D.若用與彈簧原長相等的細繩代替彈簧后,重力做功不變,彈力不做功
【解析】選B、C。用細繩拴住重物向下擺動時重力做正功,彈力不做功,C正確;用彈簧拴住重物下擺時,彈簧要伸長,重物軌跡不是圓弧,彈力做負功,彈性勢能增加,重力做正功,且做功多,所以A、D錯誤,B正確。
4.在離地面80 m處無初速度地釋放一小球,小球質(zhì)量為m=200 g,不計空氣阻力,g取10 m/s2,取釋放點所在水平面為參考平面。求:在第2 s末小球的重力勢能。
【解析】以釋放點所在水平面為參考平面,在第2 s末小球所處的高度為h=-gt2=-×10×22 m=-20 m
重力勢能
5、Ep=mgh=200×10-3×10×(-20) J=-40 J
Ep<0,說明小球在參考平面的下方。
答案:-40 J
情境:摩天輪是一種大型轉(zhuǎn)輪狀的機械建筑設施,上面掛在輪邊緣的是供乘客搭的座艙。乘客坐在摩天輪座艙里,摩天輪慢慢地往上轉(zhuǎn),可以從高處俯瞰四周景色。我國目前最高的摩天輪——南昌之星的高度達到160 m。
問題:假設一個50 kg的乘客從地面乘坐該摩天輪到達最高點,g取10 m/s2,則:
(1)乘客重力做功為多少?
(2)乘客的重力勢能變化了多少?
(3)由(1)、(2)可知,重力做功與重力勢能的變化有什么關(guān)系?
【解析】(1)乘客隨摩天輪向上的位移大小為160 m,則重力做的功為:W=-mgh=-50×10×160 J=-80 000 J
(2)乘客隨摩天輪向上運動,重力勢能增大;乘客的重力勢能增加量為:ΔEp= mgh=50×10×160 J=80 000 J
(3)由以上的計算可知,重力做功與重力勢能的變化大小是相等的,重力做負功,重力勢能增大。
答案:(1)-80 000 J (2)增加80 000 J (3)大小相等
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2020年新教材高中物理 8.2 重力勢能課堂檢測（含解析）新人教版必修2
