错误.重力势能具有相对性,其大小与参考平面的选取有关,所谓重力势能等于零的物体,是指物体处在零势能面上,并不能表明物体不具有做功的本领,例如地面上流动的河水,若取地面为参考面,则其重力势能为零,但当河水流向更低的下游时仍然可以对别的物体做功,所以选项C错误.故选D.
☆9.如图所示,一个质量为m、边长为a的正方体与地面之间的动摩擦因数μ=0.4.为使它水平移动距离a,可以采用将它翻倒或向前匀速平推两种方法,则( )
A.将它翻倒比平推前进做的功少
B.将它翻倒比平推前进做的功多
C.两种情况做功一样多
D.两种情况做功的多少无法比较
解析:选A.
匀速平推时,只需克服摩擦力做功.推力的大小等于正方体所受的摩擦力,即F=f=μN=μmg.把正方体推进距离a的过程中,推力做的功为W1=μmga=0.4mga.将正方体绕一条棱翻倒时,仅在使AC转到竖直过程中需要有外力做功(此后,稍一倾斜,正方体会在重力作用下翻倒).这个过程中外力所做的功等于使正方体的重心O升高所增加的重力势能,如图所示.外力所做的功为W2=ΔEp=mga=0.21mga.因此,选项A正确,其他选项均错.
二、非选择题
10.在离地80 m处无初速释放一小球,小球质量为m=200 g,不计空气阻力,g取10 m/s2,取最高点所在水平面为零势能参考面.求:
(1)在第2 s末小球的重力势能;
(2)在第3 s内重力所做的功,重力势能的变化.
解析:(1)在第2 s末小球所处的高度为:
h=-gt2=-×10×22 m=-20 m
重力势能为:Ep=mgh=0.2×10×(-20) J=-40 J
(2)在第3 s末小球所处的高度为
h′=-g×t′2=-×10×32 m=-45 m
第3 s内重力做功为:
WG=mg(h-h′)=0.2×10×(-20+45) J=50 J
即小球的重力势能减少了50 J.
答案:(1)-40 J (2)50 J 重力势能减少了50 J
11.在竖直平面内有一个半径为R的圆弧形轨道,一个质量为m的小物块从轨道最高点A由静止滑下,到达最低点B时恰好又静止,如图所示.
(1)物块在下滑过程中受到哪些力的作用?