高中物理重力势能综合题

如图5-4-6所示，圆柱形水箱高为5 m，容积为50 m³，水箱底部接通水管A，顶部接通水管B.开始时箱中无水，若仅使用A管或仅使用B管慢慢地将水注入，直到箱中水满为止，试计算两种情况下外界各需做多少功？（设需注入的水开始时均与箱底等高，g取10 m/s²）

图5-4-6

如图5-4-5所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k.现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h，此时物体已经离开地面，求物体重力势能的增加量.

图5-4-5

质量是50 kg的人沿着长150 m、倾角为30°的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少?他克服重力所做的功是多少?他的重力势能增加了多少?(g取10 m/s²)

质量为m的飞机以水平速度v₀飞离跑道后逐渐上升，如图5-4-6所示，若飞机在此过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直方向上的恒定升力（该升力由其他的力的合力提供，不含重力），今测得当飞机在水平方向的位移为l时，它的上升高度为h.求：

图5-4-6
（1）飞机受到的升力大小；
（2）从起飞到上升至h高度的过程中升力所做的功及在高度h处飞机的动能.

质量为m的小木球从离水面高度为h处由静止释放，落入水中后，在水中运动的最大深度是h′，最终木球停在水面上.若木球在水中运动时，受到的阻力恒为F_μ，求：
（1）木球释放后的全部运动过程中，重力做的功是多少，它的重力势能变化了多少；
（2）全过程中水对木球的浮力做了多少功；
（3）分析木球的运动情况，根据你现有的知识能否求出水的阻力F_μ对木球做的总功.若能，请简要说明思路.

如图5-4-7所示，两个轨道均光滑，它们高度相同，让质量均为m的两个物体分别沿轨道由静止开始从顶端运动到底端，求：两个物体在运动过程中重力势能的变化量及重力对物体所做的功.

图5-4-7

将一个边长为a、质量为m的匀质正方体，移动一段距离l(la)，已知正方体与水平地面的动摩擦因数为μ，可供选择的方法有两种：水平推动和翻动.请回答：选择哪一种方法较为省力气?

世界著名撑杆跳高运动员、乌克兰名将布勃卡身高1.83 m，体重82 kg，他曾35次打破撑杆跳高世界纪录，目前仍保持着6.14 m的世界纪录.请你回答以下两个问题：
(1)他最后跳过6.14 m时，至少克服重力做多少功?
(2)他的重力势能改变了多少?

水平地面上横放着一根长度为L＝2 m的长方体木料，木料的横截面为0.2 m×0.2 m，木料的密度为0.8×10³ kg/m³.若g取10 m/s²，则要将木料竖立在地面上，至少需要克服重力做多少功?

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

质量为m的小木球从离水面高度为h处由静止释放，落入水中后，在水中运动的最大深度是h′，最终木球停在水面上.若木球在水中运动时，受到的阻力恒为F_u，求：
（1）木球释放后的全部运动过程重力做的功是多少？它的重力势能变化了多少？
（2）全过程中水对木球的浮力做了多少功？
（3）分析木球的运动情况，根据你现有的知识能否求出水的阻力F_u对木球做的总功？若能，请简要说明思路.

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

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)

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）

如图5-4-6所示，杆中点有一转轴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构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少?

图5-4-6