高考物理命题潜规则揭秘系列 专题21 重力势能和弹性势能 PDF版.pdf

1、高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 高考命题潜规则揭秘 21：重力势能、弹性势能 规则验证：2010 上海理综第 8 题、2011 新课标理综第 16 题、2010 福建理综第 17 题 命题规律：重力势能、弹性势能是力学中两种重要势能，是高中物理重要的知识点，高考命题常以新情境来考查，单独考查的题型一般为选择题，难度中等。命题分析考查方式一考查重力势能【命题分析】重力势能与重力做功相对应，重力做功与路径无关，重力做功等于重力势能的减少量。高考对重力势能的考查一般难度不大。例 1（2010 上海理综第 8 题）如图是位于锦

2、江乐园的摩天轮，高度为 108m，直径是 98m。一质量为 50kg 的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需 25min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取 g=10m/s2）（）。A重力势能为 5.4104J，角速度为 0.2rad/s B重力势能为 4.9104J，角速度为 0.2rad/s C重力势能为 5.4104J，角速度为 4.2103rad/s D重力势能为 4.9104J，角速度为 4.2103rad/s 考查方式一综合考查重力势能和弹性势能【命题分析】重力势能和弹性势能是经常遇到的两种机械能。弹性势能只与弹簧的劲度系数和形变量有关，同一弹簧，只要形变量大小相等，

3、则弹性势能相等。弹性势能与弹力做功相对应，弹力做功等于弹性势能的减少量。综合考查重力势能和弹性势能的试题难度中等。高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 例 2（2011 新课标理综第 16 题）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

4、 例 3（2010 福建理综第 17 题）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 At1 时刻小球动能最大 Bt2 时刻小球动能最大 Ct2t3 这段时间内，小球的动能先增加后减少 Dt2t3 这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【解析】t1 时刻小球刚接触弹簧，重力大于弹力，小球向下继续加速，当弹力增大到等于重力时，小

5、球速度最大，动能最大；t2 时刻对应弹力最大，小球下落到最低点，动能为零，弹性势能最大，选项 AB 错误；t2 时刻对应小球向上运动即将脱离弹簧的瞬时，弹力为零，t2t3 这段时间内，小球的动能先增加后减少，小球增加的动能和增加的重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，选项 C 正确 D高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 错误。【点评】小球与弹簧组成的系统，总机械能守恒。当弹力增大（或减小）到等于重力时，小球速度最大，动能最大。要能够从弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图象中找出各个时刻小球受力情况和运动情况。【2012 模拟题

6、精选训练题】1（2012 年 4 月上海虹口二模）图（a）中弹丸以一定的初始速度在光滑碗内做复杂的曲线运动，图（b）中的运动员在蹦床上越跳越高。下列说法中正确的是 （）（A）图（a）弹丸在上升的过程中，机械能逐渐增大（B）图（a）弹丸在上升的过程中，机械能保持不变（C）图（b）中的运动员多次跳跃后，机械能增大（D）图（b）中的运动员多次跳跃后，机械能不变 2.（2012 南京一模）某节能运输系统装置的简化示意图如图所示。小车在轨道顶端时，自动将货物装入车中，然后小车载着货物沿不光滑的轨道无初速度的下滑，并压缩弹簧。当弹簧被压缩至最短时，立即锁定并自动将货物卸下。卸完货物后随即解锁，小车恰好被弹

7、回到轨道顶端，此后重复上述过程。则下列说法中正确的是()高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 A小车上滑的加速度大于下滑的加速度 B小车每次运载货物的质量必须是确定的 C小车上滑过程中克服摩擦阻力做的功小于小车下滑过程中克服摩擦阻力做的功 D小车与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 3（2012 年 3 月江西省六校联考）如图所示，A、B 两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A 放在固定的光滑斜面上，B、C 两小球在竖直方向上通过劲度系数为 k 的轻质弹簧相连，C 球放在水平地面上。现用手控制

8、住 A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知 A 的质量为 4m，B、C 的质量均为 m，重力加速度为 g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放 A 后，A 沿斜面下滑至速度最大时 C 恰好离开地面。下列说法正确的是 A斜面倾角=30 BA 获得最大速度为 2g5mk CC 刚离开地面时，B 的加速度最大 D从释放 A 到 C 刚离开地面的过程中，A、B 两小球组成的系统机械能守恒 高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 4.（2012 年 5 月河南开封四模）跳

9、伞运动员从悬停在空中的直升机上跳伞，伞打开前可看作是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落，在整个过程中，下列图象可能符合事实的是（其中 t 表示下落的时间、h 表示离地面的高度、v 表示人下落的速度、F 表示人受到的合外力、Ep 表示人的重力势能）5.（2012 年 4 月山东潍坊二模）如图甲所示，平行于斜面的轻弹簧，劲度系数为 k，一端固定在倾角为 的斜面底端，另一端与 Q 物块连接，P、Q 质量均为m，斜面光滑且固定在水平面上，初始时物块均静止.现用平行于斜面向上的力 F拉物块 P，使 P 做加速度为 a 的匀加速运动，两个物块在开始一段时间内的 vt图象如图乙所示（重力加速度为

10、g），则 A.施加拉力前，Q 给 P 的力大小为 mgsin B.施加拉力前，弹簧的形变量为 2mgsin/k 高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 C.到 t1 时刻，弹簧释放的弹性势能为 21 mv12，D.t2 时刻弹簧恢复到原长，物块 Q 达到速度最大值 6（2012 年 5 月吉林市质检）如图 a 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，

11、得到弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图像如图 b 所示，若图像中的坐标值都为已知量，重力加速度为g，则 A.t1 时刻小球具有最大速度 B.t2时刻小球的加速度为零 C.可以计算出小球自由下落的高度 D.小球在 t1 t2这段时间运动的过程中机械能守恒 7.（2012 年 5 月河南开封四模）风洞是对飞机、导弹性能进行检测的一种高科技产物，现代汽车的生产也有运用风洞技术进 行检测的，如图所示是小丽所在兴趣小组设计的一个类似于风洞的实验装置，他们在桌面上放有许多大小不同的塑料球，这些塑料球的密度均为，用水平向左恒定的风作用在球上，使它们做匀高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云

12、南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 加速运动(摩擦不计）。已知风对球的作用力 F 与球的最大横截面积 S 成正比，即F=kS，k 为一常量。对塑料球来说，可以认为空间存在一个风力场，在该风力场中风力对球做功与路径无关。A.可以定义风力场强度 E=F/s=k，方向与风力相同 B.风力场强度 E 与塑料球受到的风力成正比 C.若以栅栏 P 为风力势能参考平面，距 P 为 x 处的风力势能是 Ep=kx D.以栅栏 P 为风力势能参考平面，塑料小球的半径用 r 表示，某时刻的速度用 v表示，风力场中机械能守恒定律可写为 kr2x+23 r3v2=恒量 8.（2012 广东罗定三校联考

13、）如图所示，滑雪运动员沿倾角为 30的滑雪道匀速下滑：（）A.运动员的重力势能逐渐增加 B.运动员的机械能逐渐增加 C.运动员的机械能保持不变 D.运动员的合力不做功 9.（2012 湖北孝感一模）下列关于体育项目的说法正确的是（）A.撑杆跳高，借助撑杆将人的动能转化成人的重力势能，故可跳得更高 B.短跑运动员跑鞋底部装有尖端向地的钢钉,是为了增加鞋的弹力 高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 C.跳板跳水，借助跳板的弹力，增大腾空高度，可增加做动作的时间 D.摩托车障碍赛，摩托车腾空后，落地时应前轮先着地，这样可防止向前翻

14、倒 10.（2012 北京房山期末）神舟八号无人飞行器，是中国“神舟”系列飞船的第八个，也是中国神舟系列飞船进入批量生产的代表。神八已于 2011 年 11 月 1日 5 时 58 分 10 秒由改进型“长征二号”F 遥八火箭顺利发射升空。升空后，“神八”与此前发射的“天宫一号”成功实现交会对接，于 2011 年 11 月 16 日 18时 30 分，神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功分离，如图所示,返回舱已于 11 月 17 日 19 时许返回地面，对于神八返回舱返回地球的过程中(假设返回舱的质量不变,返回舱返回时做圆周运动)A动能、重力势能和机械能都逐渐减小 B重力势能逐渐减小，动能逐渐

15、增大，机械能不变 C重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，机械能不变 D重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能逐渐减小 11（2012 山西太原期末）运动员从悬停在空中的直升机上跳伞，下降一段后打开降落伞已知伞打开前可看作是自由落体运动，开伞后受到的空气阻力与速度有关，运动员减速下降，最后匀速下降从下落时开始计时，在整个过程中，用 h 表示运动员离地面的高度，v 表示下落的速度，F 表示受到的合力、E 表示运动员的机械能（选地面为零势面），下列图象大致正确的是 高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021 （）12(14 分)（2012 年开封二模）如图所示，光滑水平面 AB 与竖直面内的半圆形导轨在 B 点相接，导轨半径为 R.一个质量为 m 的物体将弹簧压缩至 A 点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过 B 点进人导轨瞬间对导轨的压力为其重力的 7 倍，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C 点.试求：(1)弹簧开始时的弹性势能。(2)物体从 B 点运动至 C 点克服阻力做的功。(3)物体离开 C 点后落回水平面时的速度大小。高考资源网（），您身边的高考专家 （山东、北京、天津、云南、贵州）五地区试卷投稿 QQ 858529021