重力势能
基础夯实
一、选择题(1~4题为单选题,5题为多选题)
1.如图所示,一小球贴着光滑曲面自由滑下,依次经过A、B、C三点。以下表述错误的是( B )
A.若以地面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点大
B.若以A点所在的水平面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点小
C.若以B点所在的水平面为参考平面,小球在C点的重力势能小于零
D.无论以何处水平面为参考平面,小球在B点的重力势能均比C点大
解析:根据重力势能的概念,易判选项B错误,A、C、D正确。
2.沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端,下列说法正确的是( D )
A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
D.不管沿怎样的斜面运动,物体克服重力做功相同,物体增加的重力势能也相同
解析:重力做功的特点是重力做功与物体的运动路径无关,只与初、末状态物体的高度差有关,不论是光滑路径还是粗糙路径,也不论是直线运动还是曲线运动,物体克服重力做多少功(重力做多少负功),它的重力势能必增加多少。
3.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为( B )
A. B.
C.mgh D.0
解析:根据重力做功的特点得W=mg(h1-h2)=,故答案为B。
4.大型拱桥的拱高为h,弧长为L,如图所示,质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中,以下说法正确的是( D )
A.由A到B的过程中,汽车的重力势能始终不变,重力始终不做功
B.汽车的重力势能先减小后增加,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零
C.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做正功,后做负功,总功为零
D.汽车的重力势能先增大后减小,总的变化量为0,重力先做负功,后做正功,总功为零
解析:前半阶段,汽车向高处运动,重力势能增加,重力做负功;后半阶段,汽车向低处运动,重力势能减小,重力做正功,选项D正确。
5.如图所示,物体沿不同的路径从A运动到B,其中按不同的路径:①有摩擦作用;②无摩擦作用,③无摩擦,但有其他外力拉它。比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3,重力势能的变化量ΔEp1、ΔEp2、ΔEp3的关系,以下正确的是( BC )
A.W1>W2>W3 B.W1=W2=W3
C.ΔEp1=ΔEp2=ΔEp3 D.ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3
解析:重力做功与路径无关,取决于物体初、末位置,且与物体受不受其他力无关。重力势能的变化量只取决于重力做的功,因此,三种情况下重力做功相同,重力势能的变化量也相同。
二、非选择题
6.如图所示,一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,铁链克服重力做功为多少?铁链的重力势能变化了多少?(g取9.8 m/s2)
答案:98 J 增加了98 J