高一物理重力势能练习.pdf
重力势能练习 【同步达纲练习】 1. 下述几种力中，做功的大小与物体的运动路径无关的是( ) A.重力 B.万有引力 C.摩擦阻力 D.浮力 2. 一个物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC ，分别滑到同一水平面上的B点与 C点，则 下述说法中正确的是( ) A.沿 AB面重力做功多 B.沿两个面重力做功相同 C.沿 AB面重力势能减少多 D.沿两个面重力势能减小相同 3. 在水平地面上铺着n 块形状为立方体的砖，每块砖的质量为m ，厚度为h，若将砖一 块一块地摞起来，至少要做功( ) A.nmgh B.n 2mgh C. 2 1 n(n-1)mgh D.2 2 n mgh 4. 在一般的楼房中，一名成年人从一楼快步走上二楼所需要的平均功率为( ) A.25W B.100W C.400W D.1600W 5. 如下图所示， 质量为 m的小球 A静止在光滑的水平面上，另一质量为m的小球 B以速 度0向 A球滚来，撞在固定在A 球的轻质水平弹簧上，那么在其后的运动过程中，弹簧所 能获得的最大弹性势能为( ) A. 2 1 m 2 0 B. 3 1 m 2 0 C. 4 1 m 2 0 D.无法确定 6.100N 的重物从桌面上方的A点，举高到桌面上方2m的 B点，再落到B点下 3m的地 面 C 点，若以桌面上物体的重力势能为0，则物体在B 点的重力势能等于 J， 在地面物体的重力势能等于 J， 从 B到 C重力做功 J，重力势能减 少 J. 7. 物体沿斜坡滑下后，在水平面上滑动，已知质量为m的物体从斜坡上滑动到A点时的 速度大小为 ，A点距水平面高为h，最后停在水平面的B点，若将此物体从B点施加与面 平行的力将它拉回A点，通过A点时速度大小为，则拉力作功 . 8. 将边长为0.2m，重为50N 的正立方体，放于水平地面上，若以与地面相接触的一个 边为轴，将它翻转一次，则施加的动力作功 J. 【素质优化训练】 9. 将横截面积为S的玻璃管弯成如下图所示的连通器，放在水平桌面上，让左、右两管 处在竖直状态，先关闭阀门k，往左、右管中分别注入高度为h1和 h2密度为 的液体 .然后 打开 k，直到液体静止，在上述过程中，重力对液体做的功为( ) A.gS(h1-h2) 2 B.gS(h1-h2) 2/2 C.gS(h1-h2) 2/4 D. gS(h1-h2) 2/8 10. 如下图所示，质量为m的小球用轻绳系住绕O点在竖直平面内作圆周运动，当小球 运动到与圆心O点在同一水平面上的右端P点时，其加速度大小为 2g, 则小球运动到最低 点时，绳对小球的拉力大小为( ) A.4mg B.3mg C.(3+2 2)mg D.(2+32)mg 11. 在光滑水平面上有两个相同的小球A 和 B，另有两根相同的轻弹簧P 和 Q ，其中P 被水平固定在竖直挡板上，Q被水平固定在球B 上，如下图所示. 现用水平推力使A 球压缩 弹簧 P后静止， 在此过程中推力做功W.然后撤去推力， A球被弹簧P弹出， 撞到其正前方的 弹簧 Q上，并沿两球心连线压缩弹簧Q，直到把Q压缩至最短长度. 就以上物理过程，下列 判断中正确的是( ) A.A 球把弹簧P压缩后静止时，弹簧P的弹性势能为W B.弹簧 Q被压缩至最短时，所具有的弹性势能为W C.A 球把弹簧Q压缩至最短的过程中，A球对 Q做功 W D.A 球把弹簧Q压缩至最短的过程中，弹簧Q对球 B做功 4 W 12. 一物体放在斜面上恰能沿斜面匀速下滑. 现将此物体放在斜面底端，用一平行于斜面 向上的力将物体拉到斜面顶端，拉力至少做功70J，若以斜面底为参考平面，则物体拉至斜 面顶端时所具有的重力势能是 J. 13. 如下图所示， 链条的总长度为L， 总质量为 m ， 开始时链条有 4 3 L 在光滑水平桌面上， 而 4 1 L 长度垂在光滑桌边外. 若要把链条的悬挂部分拉回桌面，则至少要克服重力做功 _J；如果让链条由静止开始下滑，则当全部链条离开桌边时，该链条的速度大小是 _m/s.( 桌高大于L) 14. 如下图所示为一上细下粗的容器，上部横截面积为S，下部横截面积为2S，内有密 度为 的液体，容器的底部有高为h 的气泡 . 当气泡上升，从细部升出液面时( 液面仍在细 部) ，重力所做的功为 . 15. 如下图所示，在倾角为=30°的光滑斜面上，通过小定滑轮连接着质量均为m=4kg 的两个小物体A和 B.开始时，用手托住B 使之位于离地高度h=5m处，而 A位于斜面底端. 然后放手，若取g=10m/s 2，以地面为参考平面，不计一切摩擦 . 求放手后： (1)B 即将着地时B的动能和A、B及地球系统的重力势能； (2) 物体 A的最大重力势能 【知识验证实验】 长江三峡工程位于长江西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市三斗坪. 三峡工程是一座具有 防洪、发电、航运及养殖和供水等巨大综合利用的特大型水利水电工程，其主要数据如表一、 表二所示 . 表一 大 坝 坝高 (m) 185 坝长 (m) 2335 最高蓄水位 (m) 175 水 库 总库容量 (m 3) 3.930 × 10 10 防洪库容量 (m 3) 2.215 × 10 10 平均年流量 (m 3) 4.510 × 10 11 表二 电 站 总装机数 ( 台) 26 总装机容量 (kW) 1.820 × 10 7 年平均发电量(kW· h) 8.468 × 10 10 通 航 万吨级双线5 级船闸 ( 座) 1 3000 吨级单线垂直升船机( 座) 1 年单向通船能力( 总吨数 )(t) 5×10 7 (1) 请根据下图的三峡电站示意图简要说明水力发电的原理. 想一想，为什么建水电站要 建拦河大坝 ? (2) 长江三峡具有丰富的水力资源. 请根据表一、 表二内的有关数据，计算长江三峡工程 可利用的最大水能为多少?有百分之几转化为电能?26 台发电机组全部建成发电后，按设计 要求年发电时间为多少? 解析： (1) 水电站发电是利用水的势能转化为动能，推动水轮机，水轮机带动发电机将 机械能转化为电能. 筑坝的目的是要形成水位落差提高水的势能，将原来分布在整个流域的 机械能集中起来，提高水能的利用率. (2) 从表一中可得最大蓄水位h=175m,平均年流量v=4.510 ×10 11m3，则 可利用最大水能E=mgh= vgh=1.0 × 10 3×4.510 ×1011×9.8 ×175J=7.735 ×1017J. 转化为电能的百分比= 17 610 10735.7 106 .310468.8 ×100%=39.4%. 从表二可得总装机容量P=1.820×10 7kW ，年平均发电量 W=8.468×10 10kW ·h，则年发电 时间 t= P W = kW hkW 7 10 10820.1 10468.8 =4652.747h=193.9d, 所以 26 台发电机组全部建成发电后，按设计要求年发电时间约为194d. 必须指出，发电机投入实际使用后，有一个保养、维修问题. 因此每台发电机在一年里 不可能是连续工作的. 说明 1994年，世界上最大的水利工程长江三峡水利工程正式开工，2003 年开始 发电，在水能的利用中，包含了丰富的物理知识，本题是一道学科内综合题，通过练习，学 生要掌握如何运用所学知识，分析解决联系实际问题的能力. 【知识探究学习】 能源问题是当前热门话题，传统的能源煤和石油一方面储量有限，有朝一日将要被 开采完毕， 另一方面， 使用过程中也带来污染. 寻找新的、 无污染的能源是人们努力的方向. 利用潮汐发电即是一例. 关于潮夕， 古人说： “潮者， 据朝来也； 汐者， 言夕至也 . ”下图表示的是利用潮汐发电. 左方为陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道( 图(a) ，潮落至最低点时放水发电( 图(b). 待内外水面高度相同，再堵住通道， 直到下次涨潮至最高点，又放水发电 ( 图(c).设海湾面 积为 5.0 ×10 7m2，高潮与低潮间高度差 3.0m，则一天内水流的平均功率为多少MW? 注：实际上由于各种损失，发电功率仅为水流的平均功率的10% 25%.例如法国兰斯河 (the Rance River)潮汐发电站水势能释放平均功率240MW ，而发电功率仅为62MW. 解析： 潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能. 每次涨潮时流进海湾( 落潮时流出海湾) 的海水的重力为： mg= g=1.0 ×10 3×5.0 ×107×3×10kg=1.5 ×1012kg 其重心的高度变化为：h=1.5m 一天内海水两进两出，故水流功率为： P= t mgh4 =360024 5.1105.14 12 W 1.0 ×10 8W 即： P 100MW 能源是人类生存和发展的重要支撑因素，海洋蕴藏着极丰富的能源：潮汐能、波浪能、 温差能、盐度差能、海流能等，海洋能源急待人类去开发. 潮汐发电是海洋能开发较早的一 种，我国潮汐能源约1.1 ×10 8kW ，开发利用潮汐能技术也在不断提高 . 本题以潮汐能发电这 一问题为背景，向同学们介绍了潮汐能、潮汐发电的原理、条件.边学习边运用，解决了问 题，学到了新东西. 参考答案 【同步达纲练习】 1.A、B、D 2.B 3.C 4.B 5.C 6.200；-100 ；300；300 7.2mgh+m 2 8.2.1 【素质优化训练】 9.C 10.A 11.A、D 12.35 13. 32 1 mgl; 4 1 gl15 14.2hs g(l- 2 h ) 15.(1)50J；100J (2)150J
