做竖直上抛运动的物体,在上升到某一高度时,势能的改变量为ΔEp,动能的改变量为ΔEk,物体克服重力做功为WG,物体克服空气阻力做功为Wf,则下列表达式中正确的是
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做竖直上抛运动的物体,在上升到某一高度时,势能的改变量为ΔEp,动能的改变量为ΔEk,物体克服重力做功为WG,物体克服空气阻力做功为Wf,则下列表达式中正确的是( )A.ΔEk=ΔEp+WG+Wf | B.ΔEk=ΔEp-WG-Wf | C.ΔEk=-(ΔEp+Wf) | D.ΔEk=WG-Wf |
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答案
C |
解析
设物体上升过程中,物体的重力和空气阻力对物体做功分别为WG′和Wf′,而物体克服重力、克服空气阻力做功分别为WG和Wf,则必然有WG′=-WG,Wf′=-Wf;对物体由动能定理可得WG′+Wf′=ΔEk, 即(-WG)+(-Wf)=ΔEk ① 又由重力做功与重力势能变化的关系可得WG′=-ΔEp,即-WG=-ΔEp ② 由以上①②两式可得-ΔEp-Wf=ΔEk. 对A选项,在ΔEk=ΔEp+WG+Wf中,物体克服重力做的功“WG”已经产生了使物体重力势能增加“ΔEp”的效果,在同一表达式中不可重复出现ΔEp和WG.故A选项错误. 对B选项,因为已知“物体克服重力做功为WG”,而重力做功为WG′=-WG,物体克服空气阻力做功为Wf′,而空气阻力做功为Wf′=-Wf.由动能定理可知,合力做功的代数和等于物体动能的变化量,即有(-WG)+(-Wf)=ΔEk,而不是ΔEp-WG-Wf=ΔEk.故B选项错误. 对C选项,由上面的分析计算可知,C选项正确. 对D选项,由上面的分析计算可知,D选项错误. |
举一反三
质量为M的物体放在水平地面上,上面固定一根原长为L、劲度系数为k的轻弹簧,现用手竖直向上拉弹簧的上端P,如图7-5-8所示,当P点位移为H时,物体离开地面一段距离,则物体在此过程中增加的重力势能是( )
图7-5-8 |
如图7-5-10所示,矿井深100 m,用每米质量为1 kg的钢索把质量为100 kg的机器从井底提到井口,至少应做多少功?(机器可视为质点,g取10 m/s2)
图7-5-10 |
关于弹性势能,下列说法正确的是( ) A.发生弹性形变的物体都具有弹性势能 | B.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能 | C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化 | D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳 |
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沿高度相同、长度和粗糙程度均不同的斜面把同一物体从底端拉到顶端,比较重力势能的变化,正确的是( ) A.沿长度大的粗糙斜面拉,重力势能增加最多 | B.沿长度小的粗糙斜面拉,重力势能增加一定最少 | C.无论长度如何,斜面越粗糙,重力势能增加越多 | D.几种情况下,重力势能增加一样多 |
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如图所示,小球质量为m,大小不计,右边圆轨道半径为R,小球从h=3R处沿斜面滑下后,又沿圆轨道滑到最高点P处,在这一过程中,重力对小球所做的功为___________,小球重力势能减少了_____________.
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