2020-2021学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册课后习题：第1章　第4节　势能及其改变 Word版含解析

2020-2021学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册课后习题：第1章　第4节　势能及其改变 Word版含解析

www.ks5u.com 第1章功和机械能 第4节　势能及其改变 课后篇巩固提升 基础巩固 ‎1.将一个物体由A移至B,重力做功(　　)‎ A.与运动过程中是否存在阻力有关 B.与物体沿直线或曲线运动有关 C.与物体是做加速、减速或匀速运动有关 D.与物体初、末位置高度差有关 解析将物体由A移至B,重力做功只与物体初、末位置高度差有关,A、B、C错,D对。‎ 答案D ‎2.一实心铁球和一实心木球质量相等,将它们放在同一水平面上,下列结论正确的是(　　)‎ A.铁球的重力势能大于木球的重力势能 B.铁球的重力势能等于木球的重力势能 C.铁球的重力势能小于木球的重力势能 D.上述三种情况都有可能 解析由于铁球和木球的密度不同,所以质量相等的铁球和木球比较,木球的体积较大,放在同一水平地面上时,木球的重心高,因此木球的重力势能大于铁球的重力势能,选项C正确。‎ 答案C ‎3.质量为m的物体,沿倾角为α的光滑斜面由静止下滑,当下滑t(s)时重力势能减少量为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.‎1‎‎2‎mg2t2sin α B.‎1‎‎2‎mg2t2‎ C.mg2t2 D.‎1‎‎2‎mg2t2sin2α 解析物体下滑的加速度a=gsinα,t秒时物体下滑的距离s=‎1‎‎2‎at2=‎1‎‎2‎gt2sinα,下滑的高度h=ssinα,物体重力势能的减少ΔEp=mgh=‎1‎‎2‎mg2t2sin2α。‎ 答案D ‎4.‎ 如图,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距‎1‎‎3‎l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为(　　)‎ A.‎1‎‎9‎mgl B.‎1‎‎6‎mgl C.‎1‎‎3‎mgl D.‎1‎‎2‎mgl 解析根据题意,此过程中外力做的功等于细绳增加的重力势能,MQ的下半部分质量为m‎3‎的重心升高了l‎3‎,故增加的重力势能为ΔEp=mg‎3‎‎×l‎3‎=‎‎1‎‎9‎mgl,所以外力做功‎1‎‎9‎mgl,A正确。‎ 答案A ‎5.如图所示,在水平面上平铺着n块砖,每块砖的质量为m,厚度为h,如果人工将砖一块一块地叠放起来,那么人至少做功(　　)‎ A.n(n-1)mgh B.‎1‎‎2‎n(n-1)mgh C.n(n+1)mgh D.‎1‎‎2‎n(n+1)mgh 解析取n块砖的整体为研究对象,叠放起来后整体的重心距地面‎1‎‎2‎nh,原来的重心距地面‎1‎‎2‎h,故有W=ΔEp=nmg×‎1‎‎2‎nh-nmg×‎1‎‎2‎h=‎1‎‎2‎n(n-1)mgh,B项正确。‎ 答案B ‎6.如图所示,在离地面高为H处,将质量为m的小球以初速度v0竖直上抛,取抛出位置所在水平面为参考平面,则小球在最高点和落地处重力势能分别为(　　)‎ A.mgv‎0‎‎2‎‎2g‎+H,0‎ B.‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎,-mgH C.‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎,mgH D.‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎,mgH+‎‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎ 解析小球能上升到的最高点与抛出点相距h=v‎0‎‎2‎‎2g,所以在最高点时具有的重力势能Ep1=mgh=‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎。落地时小球的位置在参考平面下方H处,所以落地时小球具有的重力势能Ep2=-mgH。故B正确。‎ 答案B 能力提升 ‎1.蹦极是一种比较流行的极限运动,弹性绳一端固定在高空跳台,另一端系住运动员,运动员从高空自由下落,则自开始下落至最低点的过程中(　　)‎ A.运动员的速度先增大再减小 B.运动员的加速度先增大再减小 C.弹性绳的弹性势能先增大再减小 D.运动员的重力势能先增大再减小 解析弹性绳绷紧之前,运动员自由下落,速度不断增大。弹性绳绷紧后,运动员受到弹性绳向上的弹力和重力,弹力先小于重力,后大于重力,合力先向下后向上,则运动员先加速后减速,速度先增大后减小,选项A正确;弹性绳绷紧之前,运动员的加速度不变。弹性绳绷紧后,弹力不断增大,合力先减小后增大,则加速度先减小后增大,选项B错误;弹性绳绷紧后,绳子不断伸长,弹性势能不断增大,选项C错误;运动员的高度不断下降,重力势能一直减小,选项D错误。‎ 答案A ‎2.在离地面80 m处无初速度释放一小球,小球质量为m=200 g(不计空气阻力,g取10 m/s2),取最高点所在水平面为参考平面,求:‎ ‎(1)在第2 s末小球的重力势能。‎ ‎(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量。‎ 解析(1)在第2s末小球所处的高度 h=-‎1‎‎2‎gt2=-‎1‎‎2‎×10×22m=-20m 重力势能Ep=mgh=0.2×10×(-20)J=-40J Ep<0说明小球在参考平面的下方。‎ ‎(2)在第3s末小球所处的高度 h'=-‎1‎‎2‎gt'2=-‎1‎‎2‎×10×32m=-45m 第3s内重力做功 W=mg(h-h')=0.2×10×(-20+45)J=50J,即小球的重力势能减少50J。‎ 答案(1)-40 J　(2)50 J　减少50 J