第4节 重力势能
基础训练
1.选择不同的水平面作为参考平面,物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量( D )
A.都具有不同的数值
B.都具有相同的数值
C.前者具有相同数值,后者具有不同数值
D.前者具有不同数值,后者具有相同数值
解析:物体的重力势能与参考平面的选择有关,同一物体在同一位置相对不同的参考平面,重力势能的数值不同;物体重力势能的改变量跟参考平面无关。选项D正确。
2.质量相等、密度均匀的正方体木块和正方体铁块平放在同一水平桌面上,相对于桌面而言,将两者的重力势能相比较( A )
A.木块重力势能大 B.铁块重力势能大
C.两者重力势能一样大 D.无法比较
解析:木块的重心较铁块高,故木块重力势能大。
3.一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A下落到地面上C点最后滚入沟底D处。A,B,C,D,E点所在平面之间竖直距离如图所示。以地面为零势能面,g取10 m/s2,则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是( C )
A.15.6 J和9 J B.9 J和-9 J
C.15.6 J和-9 J D.15.6 J和-15.6 J
解析:以地面为零势能面,根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep=mgh=0.3×10×(-3.0)J=-9 J。从A落下到D的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=0.3×10×(0.7+1.5+3.0)J=15.6 J,故选C。
4.物体从某高处做自由落体运动,以地面为重力势能零势能面,下列所示图象中,能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是( B )
解析:设物体开始下落时的重力势能为Ep0,物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp=mgh,故物体下落高度h时的重力势能Ep=Ep0-ΔEp=Ep0-mgh,即Ep
h图象为倾斜直线,B正确。
5.如图所示,某游客领着孩子游泰山时,孩子不小心将手中一质量为m的皮球滑落,球从A点滚到了山脚下的B点,高度标记如图所示,则下列说法正确的是( D )
A.从A到B的曲线轨迹长度不知道,无法求出此过程重力做的功
B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程重力做的功
C.从A到B重力做功mg(H+h)
D.从A到B重力做功mgH
解析:重力做功与路径无关,与是否受其他力也无关,只与初、末位置有关,从A到B重力做功为WG=mgH,选项D正确,A,B,C错误。
6.如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功( C )
A.都必须大于mgh
B.都不一定大于mgh
C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mgh
D.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于mgh
