(6分)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到…——2011 高考物理第 3 题答案解析

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2011 National Question 3 Single-choice Differentiating
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3.(6分)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到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,弹性力做负功,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
Answer key

ABC

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A. 运动员从高台下落至最低点的过程中,高度一直降低,重力方向与位移方向相同,重力始终做正功。根据重力做功与重力势能变化的关系 $W_G = -\Delta E_p$,重力做正功,重力势能始终减小。故 A 正确。

B. 蹦极绳张紧后,运动员继续向下运动,此时弹性绳发生伸长形变,弹力方向向上,而运动员的位移方向向下。弹力方向与位移方向相反,因此弹性力对运动员做负功。根据功能关系,克服弹力做功,系统的弹性势能增加。故 B 正确。

C. 对于由运动员、地球和蹦极绳组成的系统,在下落过程中,忽略空气阻力,只有重力和系统内的弹力做功。重力势能与动能相互转化,弹性势能与动能、重力势能相互转化,没有其它外力或非保守内力做功,因此系统的机械能守恒。故 C 正确。

D. 重力势能的大小 $E_p = mgh$ 与零势能面的选取有关,但重力势能的改变量 $\Delta E_p = -W_G = -mg\Delta h$ 仅取决于初末位置的高度差,与零势能面的选取无关。故 D 错误。

✅ 来源:2011年 · 全国 · 2011_xinkebiao_old · 第 3 题 · 本题已通过全部自动发布校验
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