- 2021-05-27 发布 |
- 37.5 KB |
- 6页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
2020高中物理 第四章 机械能和能源 重力势能和弹性势能练习(提高篇)教科版必修2
重力势能和弹性势能(提高篇) 一、选择题: 1、把一个物体从地面竖直向上抛出去,该物体上升的最大高度是h,若物体的质量为m,所受的空气阻力恒为,则在从物体被抛出到落回地面的全过程中( ) A.重力所做的功为零 B.重力所做的功为2mgh C.空气阻力做的功为零 D.空气阻力做的功为 2、升降机中有一质量为m的物体,当升降机以加速度a匀加速上升h高度时,物体增加的重力势能为( ) A.mgh B.mgh+mah C.mah D.mgh-mah 3、江苏省沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来,在缓解电力紧张方面取得了良好的社会效益和经济效益.抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电.如图所示蓄水池(上游水库)可视为长方体,有效总库容量(可用于发电)为V,蓄水后水位高出下游水面H,发电过程中上游水库水位最大落差为d.统计资料表明,该电站年抽水用电为2.4×108 kW·h,年发电量为1.8×108 kW·h. 则下列计算结果正确的是(水的密度为,重力加速度为g,涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面)( ) A.能用于发电的水的最大重力势能 B.能用于发电的水的最大重力势能 C.电站的总效率达75% D.该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以105 kW计)10 h 4、质量为m的物体,沿倾角为的光滑斜面静止下滑,当下滑t(s)时重力势能减少量为( ) A. B. C. D. 5、关于弹性势能,下列说法中正确的是( ) A.只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能,其它物体发生弹性形变时是不会有弹性势能的 B.弹簧伸长时有弹性势能,压缩时没有弹性势能 C.弹性限度范围内,同一个弹簧形变量越大,弹簧势能就越大 D.火车车厢底下的弹簧比自行车底座下的弹簧硬,则将它们压缩相同的长度时,火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小 6、“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是( ) A.绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小 B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小 C.绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大 6 D.人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力 7、一根弹簧的弹力一位移图线如图所示,那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中,弹力做的功和弹性势能的变化量为( ) A.3.6 J,-3.6 J B.-3.6 J,3.6 J C.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 J 8、在一次演示实验中,一压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一小球,测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滚动的距离s如下表所示.由此表可以归纳出小球滚动的距离s跟弹簧压缩的距离d之间的关系,并猜测弹簧的弹性势能Ep跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是(选项中k1,k2是常量)( ) 实验次数 1 2 3 4 d/cm 0.50 1.00 2.00 4.00 s/cm 4.98 20.02 80.10 319.5 A.s=k1d,Ep=k2d B.s=k1d,Ep=k2d2 C.s=k1d2,Ep=k2d D.s=k1d2,Ep=k2d2 二、解答题: 1、如图所示,劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2连接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2连接,下端压在桌面上(不连接),整个系统处于平衡状态.现施力将物块1缓慢地竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中,物块2的重力势能增加了________,物块1的重力势能增加了________. 2、如图所示,直杆长为2L,中点有一转轴O,两端分别固定质量为2m、m的小球a和b,当杆从水平位置转到竖直位置时,小球a和b构成的系统重力势能如何变化? 变化了多少? 3、如图所示长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O点正下方,现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直.求放手后小球摆到O点正下方,现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直.求放手后小球摆到O点正下方的过程中: (1)球的重力做的功; (2)线的拉力做的功; (3)外力对小球做的总功. 6 4、某海湾共占面积1.0×107 m2,涨潮时水深20 m,此时关上水坝闸门,可使水位保持20 m不变;退潮时,坝外水位降至18m也保持不变,假如利用此水坝建水电站,且重力势能变为电能的效率是10%,每天有两次涨潮,问该电站一天最多能发出多少电能?(取g=10 m/s2) 5、如图所示,质量为m的物体从光滑的斜面上的A点静止滑下,与固定在地面上并且沿斜面的轻质弹簧接触并将弹簧压缩至最低点B,试求当物体处在最低点时弹簧的弹性势能.(已知AB=x,斜面倾角为θ,物体在A点时弹簧处于原长状态) 【答案与解析】 一、选择题: 1.A、D 解析:上升过程中重力做功为-mgh,下降过程中重力做功为mgh,所以整个过程中重力做功为零.上升过程中阻力向下,故阻力做功为,下降过程中,阻力向上,故阻力做功为,所以整个过程中阻力做功为,故选A、D. 2.A 解析:要分析重力势能的变化,需分析重力做功.物体随升降机上升了h,物体克服重力做功W=mgh,故物体的重力势能增加了mgh. 3.B、C 解析:不考虑下游水位变化,下游水面为零势能面,最大蓄水时重心高度为,所以能用于发电的水的最大重力势能,故A错误,B正确;电站的总效率 6 ,即,故C项正确;该电站平均每天的发电量可供大城市居民用电的时间为,故D错误. 4、D 解析:物体下滑的加速度,t时刻物体下滑的距离,下滑高度,则物体重力势能的减少 ,故选D。 5、C 解析:弹簧发生弹性形变时具有弹性势能,其它物体发生弹性形变时也有弹性势能,故A错误;弹簧伸长和压缩时都有弹性势能,故B错误;同一个弹簧形变量越大,对外做功的本领越大,具有的弹性势能就越大,故C正确;火车车厢底下的弹簧比自行车底座下的弹簧硬,劲度系数大,将它们压缩相同的长度时,火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能大,故D错误。 6、A 解析:从绳恰好伸直开始,到人第一次下降至最低点的过程中:由于长弹性绳的作用,刚开始弹力(越来越大)小于重力,人先做加速度减小的加速运动,直到弹力等于人的重力时;之后弹力(继续越来越大)大于重力,人开始做反向加速度增大的减速运动,直到最低点时速度为零(此时弹力等于二倍的重力)。A正确,BCD均错误. 故选:A 7. C 解析:围成的面积表示弹力做的功.,弹性势能减少1.8J,C对 8. D 解析:由本节探究的弹簧的弹性势能的表达式,知;从题中所示的表格中可以看出,d增加到原来的2倍时,s增加到原来的4倍,s与d是平方的关系,所以有,正确选项为D. 二、解答题: 1. 解析:下面的弹簧k2受到压力为,压缩量,要使k2离开桌面,m2上升的高度为,所以m2的重力势能增量.弹簧是由压缩状态转为拉伸状态,压缩的长度,当离开桌面时,k1伸长了,因此物块1上升的高度 6 ,故物块1的重力势能增量. 2.系统的重力热能增加mgL 解析:b球重力势能增加2mgL,a球重力势能减少mgL,所以系统的重力热能增加mgL. 3.(1) (2)0 (3) 解析:(1)小球的重力做的功与路径无关,. (2)在小球下摆的过程中,线的拉力F的大小和方向都在变化,是一个变力.将小球运动的圆弧轨迹无限分割,每一小段变成与圆弧相切的一小段直线,如图所示.不难看出,在每一小段上线的拉力F与这一小段的位移方向总是垂直,所以,在每一小段上,线的拉力做功为零.可以推知,在小球沿着圆弧下摆的过程中,线的拉力做的功为零,即线的拉力不做功. (3)全过程外力对小球做的总功等于球的重力所做的功,即. 4. 4×1010 J 解析:关上水坝闸门,退潮后,坝内水位比坝外高出2 m,发电时坝内高出部分的水通过发电机流向坝外,最终水位从20 m降至18 m,减少的重力势能的一部分转化为电能,由可以算出减少的重力势能,从而就能算出所发的电能. 设海湾面积为S,则打开闸门流过发电站的水的体积最多为hS,h为水面高度差,水的质量为.重力势能的减少量为 . 一天最多发出电能为 E=2××10% =0.2× =0.2××1.0×103×1.0×107×22×10 J =4×1010 J. 【点评】利用潮汐发电,是利用海洋能的途径之一,本题介绍了潮汐发电的大致情景,注重将实际问题抽象为物理问题的能力培养,对于流体类重力势能的改变,将所有流动的流体视为一个整体,找出其重心位置的变化,本题中枢水位降低2 m.但重心降低不是2 m,而是l m. 6 5. 解析:在该题中以物体为研究对象,物体在下滑的过程中始、末速度都为零,即在下滑的过程中重力势能全部转化为弹簧的弹性势能.所以物体在最低点时的弹性势能. 【点评】本题主要考查其他形式的能和弹性势能之间的相互转化,物体沿斜面下滑时,物体的重力势能转化为弹簧的弹性势能,满足能的转化和守恒定律. 6查看更多