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专题07 重力势能综合复习(教师版)
一、单选题
1.投掷实心球是中考体育的一个考试项目,如图所示,一名考生正在投掷实心球,忽略空气阻力,实心球离开考生的手到落地过程中,下列说法正确的是( )
A.实心球做的是平抛运动 B.实心球的速度不变
C.实心球的加速度不变 D.实心球的重力势能一直减小
【答案】C
【详解】
A.实心球做的是斜上抛运动,选项A错误;
B.实心球的速度先减小后增加,选项B错误;
C.实心球只受重力作用,加速度为g不变,选项C正确;
D.实心球的竖直高度先增加后减小,则重力势能先增加后减小,选项D错误。
故选C。
2.下列说法正确的是( )
A.功有正负,因此功是矢量
B.弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关
C.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大
D.物体的重力势能从变化到,重力势能变大了
【答案】D
【详解】
A.功有正负,但没有方向,功是标量,A错误;
B.弹簧的弹性势能不仅和形变量有关,还与弹簧劲度系数有关,B错误;
C.若物体在零势能面的上方,重力势能为正值,物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大;若物体在零势能面的下方,重力势能为负值,物体与零势能面的距离越大,它的重力势能则越小,C错误;
D.重力势能是标量,重力势能的变化量表示为
重力势能增大,D正确。
故选D。
3.2021年7月30日,东京奥运会女子蹦床决赛,朱雪莹以56.635分夺得金牌。在做蹦床运动时,由高处自由落下,从朱雪莹双脚接触蹦床开始到最低点的过程中,关于蹦床的弹性势能、运动员的重力势能的变化情况,下列说法正确的是 ( )
A.增大、增大 B.增大、减小 C.减小、增大 D.减小、减小
【答案】B
【详解】
从朱雪莹双脚接触蹦床开始到最低点的过程中,蹦床的形变量逐渐增大,故蹦床的弹性势能逐渐增大;运动员的高度逐渐降低,故运动员的重力势能逐渐减小。
故选B。
4.如图所示,质量为0.5 kg的小球,从A点下落到地面上的B点,h1为1.2 m,桌面高 h2为0.8 m,以桌面为零势能面,g=10m/s2,则小球在B点的重力势能为( )
A.-4J B.0 C.4J D.10J
【答案】A
【详解】
若选桌面为参考平面,则小球经桌面时的重力势能为0,小球落至B点时的重力势能为
故A正确,BCD错误。
故选A。
5.将一颗石子投入到湖中,石子从湖面沉入湖底的过程中,用表示重力势能,h表示石子到湖面的距离,以湖面为零势能面,下列图像中能正确反映和h之间关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】
以湖面为零势能面,h表示石子到湖面的距离,故重力势能可表示为
故选B。
6.质量为的小球,从离桌面高处由静止下落,桌面离地面高度为,如图所示,若以桌面为参考平面,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.小球在A点的重力势能为20J
B.小球在B点的重力势能为5J
C.整个下落过程中重力势能的减少15J
D.若改变所选择的参考平面,则小球在A、B点的重力势能改变
【答案】D
【详解】
A.若以桌面为参考平面,小球在A点的重力势能为
A错误;
B.若以桌面为参考平面,小球在B点的重力势能为
B错误;
C.若以桌面为参考平面,整个下落过程中重力势能的减少量为
C错误;
D.若改变所选择的参考平面,根据,则小球在A、B点的重力势能改变,D正确。
故选D。
7.如图所示,为半圆环的水平直径,为环上的最低点,一个小球从点以某速度水平抛出,一段时间后与半圆环相碰,不计空气阻力。下列判断正确的是( )
A.初速度越大,该过程小球的动能的增量越大
B.要使该过程小球的动能增量最大,小球应该落在点
C.选取合适的初速度,可使小球与半圆环相碰时速度方向的反向延长线过半圆环的圆心
D.发现有两次抛出过程中小球重力势能变化量相同,则这两次抛出的初速度一定相同
【答案】B
【详解】
B.小球抛出后只受重力作用,根据动能定理可得
要使该过程小球的动能增量最大,则重力做功最大,小球下落高度最大,故小球应落在点,B正确;
A.小球初速度越大,小球落到半圆环上的点离点的水平距离越大,但下落高度不一定越大,重力做功不一定越大,故小球的动能的增量不一定越大,A错误;
C.应用平抛运动的推论可知,速度方向反向延长线过水平位移的中点,而该过程中水平位移小于半圆环直径,则速度的反向延长线不可能过半圆环的圆心,C错误;
D.当重力势能变化量相同时,根据
可知,小球下落的高度相同,若两次位置关于最低点左右对称,两次的水平位移不同,水平初速度不同,D错误;
故选B。
8.质量为的物体(视为质点)从沿倾角为的固定斜面加速下滑高度,已知重力加速度大小为,物体与斜面间的动摩擦因数为,在该下滑过程中( )
A.物体的动能不变