- 重力势能
- 共456题
如图5-5-6所示,质量相等的两木块中间有一弹簧,今用力F缓慢向上提A,直到B恰好离开地面.设原来弹簧的弹性势能为Ep1,B刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为Ep2,则Ep1________Ep2.
图5-5-6
正确答案
=
开始时弹簧的压缩量x1=,B刚好离开地面时,弹簧的伸长量x2=
,因为ma=mb,所以x1=x2,即Ep1=Ep2.
一物体做自由落体运动。在第1秒内和第2秒内,重力对该物体做的功之比为_____;在第1秒末和第2秒末,重力做功的即时功率之比为 _____。
正确答案
1 : 3 , 1 :2
略
有一上端挂在墙上的长画,从画的上端到下面的画轴长1.8 m,下面画轴重1 N,画重0.8 N(画面处处均匀),现将长画从下向上卷起来,求长画的重力势能增加了多少.
正确答案
2.52 J
画轴的重力势能的增加Ep1=m1gh1="1×1.8" J="1.8" J.画布的重力势能的增加Ep2=m2gh2="0.8×0.9" J="0.72" J.所以长画的重力势能的增加Ep=Ep1+Ep2="2.52" J.
如图所示,桌面距地面0.8m,一物体质量为2kg放在距桌面0.4m的支架上.(g=9.8m/s2)
(1)以地面为参考平面,计算物体具有的势能,并计算物体由支架下落到桌面过程中,势能减少多少?
(2)以桌面为参考平面,计算物体具有的势能,并计算物体由支架下落到桌面过程中,势能减少多少?
正确答案
(1)7.84J (2)7.84J
(1)以地面为参考平面:重力做功W=mgH=2×9.8×(0.4+0.8)J=23.52J所以物体具有的势能Ep=W=23.52J势能减少ΔEp=mgh=2×9.8×0.4J=7.84J.(2)以桌面为参考平面:重力做功W=mgh=2×9.8×0.4J=7.84J所以物体具有的势能:Ep=W=7.84J势能减少:ΔEp=mgh=2×9.8×0.4J=7.84J.
如图5-4-5所示,直杆长为2L,中心有一转轴O,两端分别固定质量为2m、m的小球a和b.当杆从水平位置转到竖直位置时,小球a和b构成的系统重力势能如何变化,变化了多少?
图5-4-5
正确答案
系统的重力势能减少,且减少了mgL
重力对小球a做功为W1=2mgL,重力对小球b做功为W2=-mgL,重力对a和b组成的系统所做的总功W=W1+W2=2mgL+(-mgL)=mgL,故系统的重力势能减少,且减少了mgL.
质量为0.5 kg的球自30 m高的塔顶自由下落,球下落2 s时的重力势能是多少?(g取10 m/s2,取地面为零势能参考平面)
正确答案
50 J
要想求球下落2 s时的重力势能,应该先求出2 s末物体距地面的高度是多大.球下落2 s时,球下落的高度为:h=gt2=
×10×22 m="20" m,此时小球距地面的高度为10 m,取地面为零势能参考平面,则小球的重力势能为:Ep="mgh=0.5×10×10" J="50" J.
盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N,长1 m,从甲端缓慢提至乙端恰好离地时需做功10 J.如果改从乙端缓慢提至甲端恰好离地做多少功?(取g="10" m/s2)
正确答案
20 J
设绳子的重心离乙端距离为x m,则当乙端刚离开地面时有m.
则绳子的重心离甲端为m,当甲端刚离开地面时,具有的重力势能为20 J,可知从乙端缓慢提至甲端恰好离地做功20 J.
两个底面积均为S的圆桶,放在同一水平面上,桶内装水,水面高度分别为h1和h2,如图所示.已知水的密度为ρ,现把两桶间的阀门K打开,最后两桶水面高度相等,则在此过程中重力所做的功等于_______。
正确答案
如图5-4-4所示,有一连通器,左右两管的横截面积均为S,内盛密度为ρ的液体.开始时两管内的液面高度差为h,若打开底部中央的阀门K,液体开始流动,最终两液面相平.在这一过程中,液体的重力势能变化了多少?是增加了还是减少了?如果是减少了,减少的重力势能到哪里去了?
图5-4-4
正确答案
重力势能减少了h2ρgS,减少的重力势能转化为系统的内能.
由于A、B两管截面积相等,液体是不可压缩的,所以B管中液面下降的高度和A管中液面上升的高度相同,液面最终静止在初始状态A管液面上方h处.因为物体的重力势能与过程无关,只与初末状态的位置有关,所以可以将过程简化,视为将B管中
h高的液柱移动到A管中,达到液体最终静止的状态,而其他的液体的位置没有变化,对应的重力势能也没有变化,全部液体重力势能的变化,就是B管上部
h长的液柱重力势能的减少.不难看出,B管中重力势能变化的部分液柱其重心的高度减小了:Δh=
h,它的重力mg=
hSρg,所以全部液体重力势能减少了|ΔEp|=mgΔh=(
ρhSg)(
h)=
h2ρgS,减少的重力势能全部转化为系统的内能.
一弹性小球质量为m,从距地面h高处以初速度v0竖直上抛,运动过程中所受空气阻力为f,与地面碰撞时,能量损失不计,则它最后停在地面上重力做功为多少?它在运动停止前通过的总路程为多少?
正确答案
s=
重力做功W=mgh.
设总路程为s,由动能定理:-fs+mgh=0-m
所以s=.
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