课时7.4 重力势能（重点练）-2020-2021学年高一物理十分钟同步课堂专练（人教版 必修2）(原卷版)

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第4课时 重力势能
第七章 机械能守恒定律
1．2014 年春晚中开心麻花团队打造的创意形体秀 魔幻三兄弟 给观众留下了很深的印象 该剧采用了
“斜躺”的表演方式，三位演员躺在倾角为 的斜面上完成一系列动作，摄像机垂直于斜面拍摄，
让观众产生演员在竖直墙面前表演的错觉 如图所示，演员甲被演员乙和演员丙“竖直向上”抛出，
到最高点后恰好悬停在“空中” 已知演员甲的质量 ，该过程中观众看到演员甲上升的“高
度”为 设演员甲和斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 ，不计空气
阻力 则该过程中，下列说法不正确的是 　　
A．演员甲被抛出的初速度为 B．演员甲运动的时间为
C．演员甲的重力势能增加了 480J D．演员乙和演员丙对甲做的功为 480J
【答案】C
【解析】因为到达最高点后，恰好悬停，则有：mgsin30°=μmgcos30°，向上滑动的过程中，加速度 a=
＝2gsin30°＝10m/s2．根据 v02＝2ax 得，初速度
．故 A 正确．演员甲的运动时间 ．故 B 正确．
演员甲的重力势能增加量△Ep＝mgxsin30°＝600×0.8× J=240J．故 C 错误．演员乙和演员丙对甲
做的功 W= mv02＝ ×60×16J＝480J．故 D 正确．本题选不正确的，故选 C．
2．如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为 108 m，直径是 98 m．一质量为 50 kg 的游客乘坐该摩天轮做匀
速圆周运动旋转一圈需 25 min.如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取 g＝10 m/s2)(　　)
A．重力势能为 5.4×104J，角速度为 0.2 rad/s
B．重力势能为 4.9×104J，角速度为 0.2 rad/s
C．重力势能为 5.4×104J，角速度为 4.2×10－3rad/s
D．重力势能为 4.9×104J，角速度为 4.2×10－3rad/s
【答案】C
【解析】重力势能：mgh，其中 h=108m，可得 角速度
.选 C．
3．自空中某处水平抛出一物体（质点）至落地过程中，位移方向与水平方向的夹角为 θ，不计空气阻
力，取地面为参考平面，则物体被抛出时，其重力势能和动能之比为（ ）
A．4tan2θ B．4cos2θ C．2tan2θ D．2cos2θ
【答案】A
【解析】物体做平抛运动，假设落地速度为 v，由于落地的位移方向与水平方向的夹角为 θ，若设速度方
向与水平方向夹角为 α，则 ，则水平分速度为：v0=vx=vcosα；竖直分速度为：
vy=vsinα；由于平抛运动的水平分运动为匀速直线运动，故 v0=vx=vcosα；由于平抛运动的竖直分运
动为自由落体运动，故高度为： ，抛出时的动能为：Ek0＝ mv02＝ mv2cos2α，
抛出时的势能为：Ep0=mgh= mv2sin2α，因而动能与势能之比 ．故选 A．
4．如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板 P 栓接，另一端与物体 A 相连，物体 A 静止于光滑水平桌面
上，A 右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体 B 相连．开始时用手托住 B，让细线恰好伸直，
然后由静止释放 B，直至 B 获得最大速度．下列有关该过程的分析正确的是（ ）
A．B 物体的机械能一直减小
B．B 物体动能的增量等于它所受重力与拉力做功之和
C．B 物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
D．细线拉力对 A 做的功等于 A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量
【答案】ABD
【解析】试题分析：正确解答该题要分析清楚过程中物体受力的变化情况，各个力做功清理；根据功能关
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