高考物理必修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能提高

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題： 1．把一個(gè)物體從地面豎直向上拋出去，該物體上升的最大高度是h，若物體的質(zhì)量為m，所受的空氣阻力恒為，則在從物體被拋出到落回地面的全過(guò)程中( ) A．重力所做的功為零 B．重力所做的功為2mgh C．空氣阻力做的功為零 D．空氣阻力做的功為 2．升降機(jī)中有一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻加速上升h高度時(shí)，物體增加的重力勢(shì)能為( ) A．mgh B．mgh+mah C．mah D．mgh-mah 3．江蘇省沙河抽水蓄能電站自2003年投入運(yùn)行以來(lái)，在緩解電力緊張方面取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)

2、效益．抽水蓄能電站的工作原理是，在用電低谷時(shí)(如深夜)，電站利用電網(wǎng)多余電能把水抽到高處蓄水池中，到用電高峰時(shí)，再利用蓄水池中的水發(fā)電．如圖所示蓄水池(上游水庫(kù))可視為長(zhǎng)方體，有效總庫(kù)容量(可用于發(fā)電)為V，蓄水后水位高出下游水面H，發(fā)電過(guò)程中上游水庫(kù)水位最大落差為d．統(tǒng)計(jì)資料表明，該電站年抽水用電為2.4×108 kW·h，年發(fā)電量為1.8×108 kW·h． 則下列計(jì)算結(jié)果正確的是(水的密度為，重力加速度為g，涉及重力勢(shì)能的計(jì)算均以下游水面為零勢(shì)能面)( ) A．能用于發(fā)電的水的最大重力勢(shì)能 B．能用于發(fā)電的水的最大重力勢(shì)能 C．電站的總效率達(dá)75% D．該電站平均每天

3、所發(fā)電能可供給一個(gè)大城市居民用電(電功率以105 kW計(jì))10 h 4、（2015 吉林校級(jí)期末）質(zhì)量為m的物體，沿傾角為的光滑斜面靜止下滑，當(dāng)下滑t（s）時(shí)重力勢(shì)能減少量為（ ） A． B． C． D． 5、（2015 徐州模擬）關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．只有彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)才具有彈性勢(shì)能，其它物體發(fā)生彈性形變時(shí)是不會(huì)有彈性勢(shì)能的 B．彈簧伸長(zhǎng)時(shí)有彈性勢(shì)能，壓縮時(shí)沒(méi)有彈性勢(shì)能 C．彈性限度范圍內(nèi)，同一個(gè)彈簧形變量越大，彈簧勢(shì)能就越大 D．火車車廂底下的彈簧比自行車底座下

4、的彈簧硬，則將它們壓縮相同的長(zhǎng)度時(shí)，火車車廂底下的彈簧具有的彈性勢(shì)能小 6、（2015 北京高考）“蹦極”運(yùn)動(dòng)中，長(zhǎng)彈性繩的一端固定，另一端綁在人身上，人從幾十米高處跳下。將蹦極過(guò)程簡(jiǎn)化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)。從繩恰好伸直，到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列分析正確的是 A．繩對(duì)人的沖量始終向上，人的動(dòng)量先增大后減小 B．繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功，人的動(dòng)能一直減小 C．繩恰好伸直時(shí)，繩的彈性勢(shì)能為零，人的動(dòng)能最大 D．人在最低點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力 7.一根彈簧的彈力一位移圖線如圖所示，那么彈簧由伸長(zhǎng)量8 cm到伸長(zhǎng)量4 cm的過(guò)程中，

5、彈力做的功和彈性勢(shì)能的變化量為( ) 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.在一次演示實(shí)驗(yàn)中，一壓緊的彈簧沿一粗糙水平面射出一小球，測(cè)得彈簧壓縮的距離d和小球在粗糙水平面滾動(dòng)的距離s如下表所示．由此表可以歸納出小球滾動(dòng)的距離s跟彈簧壓縮的距離d之間的關(guān)系，并猜測(cè)彈簧的彈性勢(shì)能Ep跟彈簧壓縮的距離d之間的關(guān)系分別是(選項(xiàng)中k1，k2是常量)( ) 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 d/cm 0.50 1.00 2.00 4.00 s/cm 4.98 20.02

6、 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、解答題： 1．如圖所示，勁度系數(shù)為k1的輕質(zhì)彈簧兩端分別與質(zhì)量為m1、m2的物塊1、2連接，勁度系數(shù)為k2的輕質(zhì)彈簧上端與物塊2連接，下端壓在桌面上（不連接），整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)施力將物塊1緩慢地豎直上提，直到下面那個(gè)彈簧的下端剛脫離桌面．在此過(guò)程中，物塊2的重力勢(shì)能增加了________，物塊1的重力勢(shì)能增加了________． 2.如圖所示，直桿長(zhǎng)為2L，中點(diǎn)有一轉(zhuǎn)軸O，兩端分別固定質(zhì)量為2

7、m、m的小球a和b，當(dāng)桿從水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，小球a和b構(gòu)成的系統(tǒng)重力勢(shì)能如何變化? 變化了多少? 3．如圖所示長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球懸掛于O點(diǎn)正下方，現(xiàn)將小球拉至與O點(diǎn)等高的位置且線恰被拉直．求放手后小球擺到O點(diǎn)正下方，現(xiàn)將小球拉至與O點(diǎn)等高的位置且線恰被拉直．求放手后小球擺到O點(diǎn)正下方的過(guò)程中： (1)球的重力做的功； (2)線的拉力做的功； (3)外力對(duì)小球做的總功． 4.某海灣共占面積1.0×107 m2，漲潮時(shí)水深20 m，此時(shí)關(guān)上水壩閘門，可使水位保持20 m不變；退潮時(shí)，壩外水位降至18m也保持不變，假如利用此水壩建水電站，且重力勢(shì)能變?yōu)殡?/p>

8、能的效率是10％，每天有兩次漲潮，問(wèn)該電站一天最多能發(fā)出多少電能?(取g＝10 m/s2) 5. 如圖所示，質(zhì)量為m的物體從光滑的斜面上的A點(diǎn)靜止滑下，與固定在地面上并且沿斜面的輕質(zhì)彈簧接觸并將彈簧壓縮至最低點(diǎn)B，試求當(dāng)物體處在最低點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能．(已知AB＝x，斜面傾角為θ，物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)) 【答案與解析】 一、選擇題： 1．A、D 解析：上升過(guò)程中重力做功為-mgh，下降過(guò)程中重力做功為mgh，所以整個(gè)過(guò)程中重力做功為零．上升過(guò)程中阻力向下，故阻力做功為，下降過(guò)程中，阻力向上，故阻力做功為，所以整個(gè)過(guò)程中阻力做功為，故選A、D． 2．A

9、 解析：要分析重力勢(shì)能的變化，需分析重力做功．物體隨升降機(jī)上升了h，物體克服重力做功W＝mgh，故物體的重力勢(shì)能增加了mgh． 3．B、C 解析：不考慮下游水位變化，下游水面為零勢(shì)能面，最大蓄水時(shí)重心高度為，所以能用于發(fā)電的水的最大重力勢(shì)能，故A錯(cuò)誤，B正確；電站的總效率，即，故C項(xiàng)正確；該電站平均每天的發(fā)電量可供大城市居民用電的時(shí)間為，故D錯(cuò)誤． 4、D 解析：物體下滑的加速度，t時(shí)刻物體下滑的距離，下滑高度，則物體重力勢(shì)能的減少 ，故選D。 5、C 解析：彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)具有彈性勢(shì)能，其它物體發(fā)生彈性形變時(shí)也有彈性勢(shì)能，故A錯(cuò)誤；彈簧伸長(zhǎng)和壓縮時(shí)都有彈性勢(shì)能，故B錯(cuò)誤；

10、同一個(gè)彈簧形變量越大，對(duì)外做功的本領(lǐng)越大，具有的彈性勢(shì)能就越大，故C正確；火車車廂底下的彈簧比自行車底座下的彈簧硬，勁度系數(shù)大，將它們壓縮相同的長(zhǎng)度時(shí)，火車車廂底下的彈簧具有的彈性勢(shì)能大，故D錯(cuò)誤。 6、A 解析：從繩恰好伸直開(kāi)始，到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中：由于長(zhǎng)彈性繩的作用，剛開(kāi)始彈力（越來(lái)越大）小于重力，人先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到彈力等于人的重力時(shí)；之后彈力（繼續(xù)越來(lái)越大）大于重力，人開(kāi)始做反向加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，直到最低點(diǎn)時(shí)速度為零（此時(shí)彈力等于二倍的重力）。A正確，BCD均錯(cuò)誤． 故選：A 7. C 解析：圍成的面積表示彈力做的功．，彈性勢(shì)能減少1.8J，C對(duì)

11、 8. D 解析：由本節(jié)探究的彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式，知；從題中所示的表格中可以看出，d增加到原來(lái)的2倍時(shí)，s增加到原來(lái)的4倍，s與d是平方的關(guān)系，所以有，正確選項(xiàng)為D． 二、解答題： 1． 解析：下面的彈簧k2受到壓力為，壓縮量，要使k2離開(kāi)桌面，m2上升的高度為，所以m2的重力勢(shì)能增量．彈簧是由壓縮狀態(tài)轉(zhuǎn)為拉伸狀態(tài)，壓縮的長(zhǎng)度，當(dāng)離開(kāi)桌面時(shí)，k1伸長(zhǎng)了，因此物塊1上升的高度，故物塊1的重力勢(shì)能增量． 2．系統(tǒng)的重力熱能增加mgL 解析：b球重力勢(shì)能增加2mgL，a球重力勢(shì)能減少mgL，所以系統(tǒng)的重力熱能增加mgL． 3．（1） （2）0 （3） 解析：（

12、1）小球的重力做的功與路徑無(wú)關(guān)，． （2）在小球下擺的過(guò)程中，線的拉力F的大小和方向都在變化，是一個(gè)變力．將小球運(yùn)動(dòng)的圓弧軌跡無(wú)限分割，每一小段變成與圓弧相切的一小段直線，如圖所示．不難看出，在每一小段上線的拉力F與這一小段的位移方向總是垂直，所以，在每一小段上，線的拉力做功為零．可以推知，在小球沿著圓弧下擺的過(guò)程中，線的拉力做的功為零，即線的拉力不做功． （3）全過(guò)程外力對(duì)小球做的總功等于球的重力所做的功，即． 4. 4×1010 J 解析：關(guān)上水壩閘門，退潮后，壩內(nèi)水位比壩外高出2 m，發(fā)電時(shí)壩內(nèi)高出部分的水通過(guò)發(fā)電機(jī)流向壩外，最終水位從20 m降至18 m，減少的重力勢(shì)

13、能的一部分轉(zhuǎn)化為電能，由可以算出減少的重力勢(shì)能，從而就能算出所發(fā)的電能． 設(shè)海灣面積為S，則打開(kāi)閘門流過(guò)發(fā)電站的水的體積最多為hS，h為水面高度差，水的質(zhì)量為．重力勢(shì)能的減少量為 ． 一天最多發(fā)出電能為 E＝2××10％ ＝0.2× ＝0.2××1.0×103×1.0×107×22×10 J ＝4×1010 J． 【點(diǎn)評(píng)】利用潮汐發(fā)電，是利用海洋能的途徑之一，本題介紹了潮汐發(fā)電的大致情景，注重將實(shí)際問(wèn)題抽象為物理問(wèn)題的能力培養(yǎng)，對(duì)于流體類重力勢(shì)能的改變，將所有流動(dòng)的流體視為一個(gè)整體，找出其重心位置的變化，本題中樞水位降低2 m．但重心降低不是2 m，而是l m． 5. 解析：在該題中以物體為研究對(duì)象，物體在下滑的過(guò)程中始、末速度都為零，即在下滑的過(guò)程中重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能．所以物體在最低點(diǎn)時(shí)的彈性勢(shì)能． 【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查其他形式的能和彈性勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，物體沿斜面下滑時(shí)，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，滿足能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．