2013高考物理_考点18_重力势能和弹性势能

高考物理2009-2012年全国高考考题精选解析考点18重力势能和弹性势能【考点知识方法解读】1.重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。重力做功W=mgh。2.重力势能：Ep=mgh。重力势能是相对量。重力势能正负的物理意义是物体的重力势能比参考面的重力势能大还是小。3.物体由于发生弹性形变所具有的能量叫做弹性势能。轻弹簧的弹性势能大小与形变量和弹簧的劲度系数有关。弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹性势能越大。同一轻弹簧无论压缩或拉伸，只要形变量的绝对值相同，弹性势能相同。4.物体之间由于万有引力作用而具有的能量叫做引力势能。【最新三年高考物理精选解析】1.（2012·福建理综）如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）。初始时刻，A、B处于同一高度并恰好静止状态。剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块A．速率的变化量不同B．机械能的变化量不同C．重力势能的变化量相同D．重力做功的平均功率相同2．（2010福建理综）如图6(甲)所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图6(乙)如示，则A．t1时刻小球动能最大B．t2时刻小球动能最大C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能错误。3..（2011新课标理综）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，至最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是A．运动员到达最低点前重力势能始终减小B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关3.答案：ABC4（2011全国理综卷）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比，A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大【答案】：D【解析】：变轨后轨道半径增大，速度减小，卫星动能减小，引力势能增大，选项D正确。【点评】卫星正常运行时动能和引力势能之和保持不变。5．（2010上海理综）高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是A．动能减少，重力势能减少B．动能减少，重力势能增加C．动能增加，重力势能减少D．动能增加，重力势能增加6.（2011北京理综卷）如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球（小球的大小可以忽略）。（1）在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止，画出此时小球的受力图，并求力F的大小。（2）由图示位置无初速度释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。6.【解析】：（1）受力图见右。根据平衡条件，应满足Tcosα=mg，Tsinα=F拉力大小F=mgtanα。（2）运动中只有重力做功，系统机械能守恒，mgl(1-cosα)=12mv2。则通过最低点时，小球的速度大小v=21cosgl根据牛顿第二定律，T’-mg=m2vl，解得轻绳对小球的拉力T’=mg+m2vl=mgl(3-2cosα)，方向竖直向上。【点评】此题考查受力分析、电场力、平衡条件、机械能守恒定律、牛顿运动定律等知识点。7（2011福建理综卷）如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：（1）质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;（2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;（3）已知地面与水面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO’在90角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在23m到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？7..解析：此题考查平抛运动规律、牛顿运动定律、竖直面内的圆周运动、机械能守恒定律等知识点。（1）质量为m的鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则mg=m21vR，①解得v1=gR.②4.5R=12gt2，⑤x1=v1t+R，⑥由⑤⑥式解得x1=4R.⑦当鱼饵的质量为2m/3时，设其到达管口C时速度大小为v2，由机械能守恒定律有Ep=23mg(1.5R+R)+12(23m)v22，⑧由④⑧式解得v2=2gR.⑨质量为2m/3的鱼饵落到水面上时，设离OO’的水平距离为x2，则x2=v2t+R，⑩由⑤⑨⑩式解得x2=7R.鱼饵能够落到水面的最大面积S，S=14(πx22-πx12)=334πR2（或8.25πR2）。