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一、选择题
1.关于重力做功和物体的重力势能,下列说法不正确的是( )
A.重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少
B.物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加
C.地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值
D.重力做功的多少和重力势能的变化都与参考平面的选取无关
解析:选C.重力对物体做正功,重力势能一定减少,物体克服重力做功,表明重力对物体做负功,物体的重力势能一定增加,故A、B均正确;物体的重力势能的大小与所选取的零势面位置有关,不同的参考平面,对应不同的重力势能的值,故C错误;重力做功与重力势能的变化均与参考平面的选取无关,D正确.
2. 轻绳一端固定在O点,另一端拴一小球,拉起小球使绳水平伸直,然后无初速度释放,小球从开始运动到绳竖直的过程中,下列说法中正确的是( )
A.重力先做正功后做负功
B.重力做的功大于重力势能的减少量
C.重力的功率一直增大
D.重力的功率先增大后减小
解析:选D.此过程中重力一直做正功,开始功率为零,最后的功率也为零,故功率先增大后减小.
3.物体做自由落体运动,其相对于地面的重力势能与下落速度的关系如图所示,其中正确的是( )
解析:选C.若下落高度为h,则h=,减少的重力势能为:mgh=mg=mv2.相对于地面的重力势能为:Ep=mgh0-mgh=mgh0-mv2,式中h0为起始高度,即Ep与v的关系图像为抛物线的一部分,故C正确.
4.某同学利用弹弓将石子斜向上弹出,在石子弹出的过程中,下述说法正确的是( )
A.弹弓橡皮筋收缩,弹力对石子做功
B.石子的动能增加
C.弹弓橡皮筋的弹性势能减少
D.石子的重力势能减小,转化为石子的动能
解析:选ABC.弹弓橡皮筋收缩产生弹力将石子弹出,弹力对石子做正功,石子动能增加,橡皮筋弹性势能减少,石子上升,重力势能增加,A、B、C对,D错.
5.一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上,其中有三分之一悬在桌边,如图所示,在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条,当把链条全部拉到桌面上时,所需做的功为( )
A.mgl B.mgl
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C.mgl D.mgl
解析:选A.悬在桌边的l长的链条重心在其中点处,离桌面的高度h=×l=l.它的质量是m′=m,当把它拉到桌面时,增加的重力势能就是外力需要做的功,故有W=ΔEp=mg×l=mgl.
6.一根长为2 m,重为200 N的均匀木杆放在水平地面上,现将它的一端从地面提高0.5 m,另一端仍搁在地面上,则至少需要做功(g取10 m/s2)( )
A.400 J B.200 J
C.100 J D.50 J
解析:选D.外力做功使物体的重心升高0.25 m,对应的重力势能增加ΔEp=GΔh=200×0.25 J=50 J,故选项D正确.
7. 如图所示,一个质量为M的物体,放在水平地面上,物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧处于原长,现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动,直到物体离开地面一段距离,在这一过程中,P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H,则物体重力势能的增加量为( )
A.MgH
B.MgH+
C.MgH-
D.MgH-
解析:选C.物体离开地面时,弹簧伸长x=
重物上升的高度h=H-x
重力势能增加量Ep=Mgh=MgH-
所以正确答案为C.
8. 运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( )
A.阻力对系统始终做负功
B.系统受到的合力始终向下
C.重力做功使系统的重力势能增加
D.任意相等的时间内重力做的功相等
解析:选A.无论在什么情况下,阻力一定做负功,A对.加速下降
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时合力向下,减速下降时合力向上,B错.系统下降,重力做正功,所以它的重力势能减少,C错.由于系统做变速运动,系统在相等时间内下落的高度不同,所以重力做功不同,D错.
9.在光滑的水平面上,物体A以较大速度va向前运动,与以较小速度vb向同一方向运动的、连有轻质弹簧的物体B发生相互作用,如图所示.在相互作用的过程中,当系统的弹性势能最大时( )
A.va>vb B.va=vb
C.va