2020-2021学年高中物理对点练习：7.4-重力势能(人教版必修2).docx

4 重力势能

对重力做功的理解
1. 图7－4－3
如图7－4－3所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则 (　　)
A．沿轨道1滑下重力做的功多
B．沿轨道2滑下重力做的功多
C．沿轨道3滑下重力做的功多
D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多
答案　D
解析　重力做功只与初末位置的高度差有关，与路径无关，D选项正确．
对重力势能的理解及计算
2．质量为20 kg的薄铁板平放在二楼的地面上，二楼地面与楼外地面的高度差为5 m．这块铁板相对二楼地面的重力势能为________J，相对楼外地面的重力势能为________J；将铁板提高1 m，若以二楼地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了________J；若以楼外地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了________J.
答案　0　103　200　200
解析　依据重力势能的定义式，以二楼地面为参考平面：Ep＝0.
以楼外地面为参考平面：Ep＝mgh＝20×10×5 J＝103 J.
以二楼地面为参考平面：ΔEp＝Ep2－Ep1＝mgh1－0＝
20×10×1 J＝200 J.
以楼外地面为参考平面：
ΔEp＝Ep2－Ep1＝mg(h＋h1)－mgh＝mgh1＝20×10×1 J＝200 J.
3. 质量为m的均匀链条长为L，开头放在光滑的水平桌面上时，有的长度悬在桌边缘，如图7－4－4所示，松手后，链条滑离桌面，问：从开头到链条刚好滑离桌面过程中重力势能变化了多少？
答案　减小mgL
图7－4－4
解析　设桌面为参考平面，开头时重力势能
Ep1＝－mg×＝－.
末态时重力势能Ep2＝－mg×＝－.
故重力势能变化ΔEp＝Ep2－Ep1＝－mgL.
重力做功与重力势能变化的关系
4．在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m＝200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面．求：
(1)在第2 s末小球的重力势能；
(2)在第3 s内重力所做的功及重力势能的变化．
答案　(1)－40 J　(2)50 J　削减了50 J
解析　(1)在第2 s末小球所处的高度为：
h＝－gt2＝－×10×22 m＝－20 m
重力势能为：
Ep＝mgh＝0.2×10×(－20)J＝－40 J.
(2)在第3 s末小球所处的高度为
h′＝－gt′2＝－×10×32 m＝－45 m.
第3 s内重力做功为：
WG＝mg(h－h′)＝0.2×10×(－20＋45)J＝50 J
WG>0，所以小球的重力势能削减，且削减了50 J.