1、知识应用自测思路导引1.将重为50 N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10 m高,此过程中物体的重力势能变化了 J,拉力对物体做功 J.若物体以1 m/s2的加速度上升10 m高,此过程中物体的重力势能变化了 J,拉力对物体做了 J的功.(g取10 m/s2)解析:物体重力势能增加了Ep=mgh=5010 J=500 J拉力做功W=Fh=mgh=500 J若物体匀加速上升,但重力势能仍增加了500 J因为FG=a所以F=G+Ga/g=G=50N=55 N从而WF=Fh=5510 J=550 J.答案:500500500550 牛顿第二定律与重力做功结合处理.2.盘在地面上的一根不均匀的金属链重3
2、0 N,长1 m,从甲端缓慢提起至乙端恰好离地面时需做功10 J,如果改从乙端提起至甲端恰好离地面需做功 J.(g取10 m/s2)解析:设链子两端分别为甲、乙,链子的质心距甲端x m,距乙端y m,则x+y=1 m提甲端,质心需提高y m,W甲=mgy=10 J提乙端,质心需提高x m,W乙=mgx所以W甲+W乙=mg(x+y)=301 J=30 J所以W乙=20 J.答案:20重力做功特点的应用.3.地面上竖直放置一根劲度系数为k,原长为L0的轻质弹簧,在其正上方有一质量为m的小球从h高处自由落到下端固定于地面的轻弹簧上,弹簧被压缩,求小球速度最大时重力势能是多少?(以地面为参考平面)解析
3、:当mg=kx时,小球的速度最大,所以x=mg/k.此时小球离地面高度为:H=L0x=L0mg/k重力势能Ep=mgH+mg(L0mg/k)=mgL0m2g2/k.答案:Ep=mgL0m2g2/k胡克定律与重力做功方面的结合.4.质量为10 kg的物体静止在地面上,现用120 N的竖直拉力提升物体,g取10 m/s2.在物体上升10 m时,拉力做功 J,物体动能增加 J,重力势能增加 J.解析:拉力做功WF=Fh=12010 J=1200 J克服重力做功WG=Gh=101010 J=1000 J重力势能增加1000 J动能增加了Ek=WFWG=200 J.答案:12001000200 重力做功与动能、势能变化的结合.5.质量是100 g的球从1.8 m的高处落到水平板上,又弹回到1.25 m的高度,在整个过程中重力对球所做的功为多少?球的重力势能变化了多少?解析:由重力做功的特点可知,此时重力所做的功为:WG=mgH=mg(h1h2)=0.19.8(1.81.25)J=0.54 J由重力做功与重力势能的变化之间的关系可知,此时重力做正功,重力势能应减少,且减少量Ep=WG=0.54 J.答案:0.54 J重力势能减少了0.54 J.重力做功的特点及重力做功与重力势能变化关系的考查.