8.2重力势能同步练习（word版含答案）

人教版（2019）高中物理必修二同步练习：8.2重力势能
一、选择题
关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是
A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C．弹簧长度相同的弹簧具有相同的弹性势能
D．在弹簧被拉伸的长度相同时，劲度系数 越大的弹簧，它的弹性势能越大
篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能
A．一直增大 B．一直减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小
关于重力势能，下列说法中正确的是
A．重力势能的大小只由重物本身决定
B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体具有的重力势能一定等于零
D．重力势能实际上是物体和地球所共有的
如图，一固定光滑斜面高为 ，质量为 的小物体沿斜面从顶端滑到底端。在此过程
A．物体的重力势能增加了 B．物体的重力势能减少了
C．重力对物体做的功大于 D．重力对物体做的功小于
选择不同的水平面作参考平面，物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量
A．都具有不同的数值
B．都具有相同的数值
C．前者具有相同数值，后者具有不同数值
D．前者具有不同数值，后者具有相同数值
当重力对物体做正功时，物体的
A．重力势能一定增加，动能一定减小
B．重力势能一定减小，动能一定增加
C．重力势能不一定减小，动能一定增加
D．重力势能一定减小，动能不一定增加
以地面为零势能面，一瓶 的矿泉水静止在桌上时具有的机械能约为
A． B． C． D．
下列关于重力势能的说法正确的是
A．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
B．重力势能是物体单独具有的
C．在同一高度将物体以初速度 向不同方向抛出，落到同一水平地面时所减小的重力势能相等
D．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
如图所示，物体 的质量大于 的质量，绳子的质量、绳与滑轮间的摩擦可不计， 、 恰好处于平衡状态，如果将悬点 靠近 少许使系统重新平衡，则
A．物体 的重力势能增大 B．物体 的重力势能增大
C．绳的张力减小 D． 处绳与竖直方向的夹角减小
若 、 两颗人造地球卫星质量相同，圆周运动的周期之比为 ，则它们 的向心加速度之比 ，卫星的动能之比 ，卫星地球间的引力势能之比 分别为
A． ；；
B． ；；
C． ；；
D． ；；
如图所示，水平面上等腰三角形均匀框架顶角 ，一均匀圆球放在框架内，球与框架 、 两边接触但无挤压，现使框架以顶点 为转轴在竖直平面内顺时针方向从 边水平缓慢转至 边竖直，则在转动过程中：
A．球对 边的压力先增大后减小 B．球对 边的压力先增大后减小
C．球对 边的压力先增大后减小 D．球的重力势能一直增大
一物体以初速度 竖直向上抛出，做竖直上抛运动，则物体的重力势能 一路程 图象应是下列四个图中的
A． B． C． D．
如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图象，则弹簧的压缩量由 变为 时，弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为
A． 、 B． 、
C． 、 D． 、
一根弹簧的弹力 伸长量（位移） 图象如图所示，当弹簧的伸长量块由 变到 的过程中
A．弹力所做的功是 ，弹性势能减少了
B．弹力所做的功是 ，弹性势能减少了
C．弹力所做的功是 ，弹性势能增加了
D．弹力所做的功是 ，弹性势能增加了
如图所示，轻弹簧下端系一重物， 点为其平衡位置（即重力和弹簧弹力大小相等的位置 今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到 点，弹力做功 ，第二次把它拉到 点后再让其回到 点，弹力做功 ，则这两次弹力做功的关系为 。
A． B． C． D．
我们知道，处于自然状态的水都是向重力势能更低处流动的，当水不再流动时，同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力势能，即水面是等势面。通常稳定状态下水面为水平面，但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度 转动，稳定时水面呈凹状，如图所示。这一现象依然可用等势面解释：以桶为参考系，桶中的水还多受到一个“力”，同时水还将具有一个与这个“力”对应的“势能”。为便于研究，在过桶竖直轴线的平面上，以水面最低处为坐标原点、以竖直向上为 轴正方向建立 直角坐标系，质量为 的小水滴（可视为质点）在这个坐标系下具有的“势能”可表示为 。该“势能”与小水滴的重力势能之和为其总势能，水会向总势能更低的地方流动，稳定时水表面上的相同质量的水将具有相同的总势能。根据以上信息可知，下列说法中正确的是
A．与该“势能”对应的“力”的方向指向 点
B．与该“势能”对应的“力”的大小随 的增加而减小
C．该“势能”的表达式 是选取了 轴处“势能”为零
D．稳定时桶中水面的纵截面为圆的一部分
某探究性科学小组让质量为 的木块以初速度 沿倾角可在 之间任意调整的足够长的木板底端向上滑行，木板与物块间摩擦因数不变。探究有关摩擦因数、动能等相关知识。当倾角 固定时，对于木块冲至最高处再返回木板底端过程，如图中能正确反映物理量之间关系的图象是（ 表示动能、 表示机械能、 表示势能、 表示加速度、 表示路程、 表示木块从底端冲至最高处的时间、 表示木块从底端冲至最高处的路程）
A．
B．
C．
D．
二、填空题
判断下列说法的正误。
同一弹簧长度不同时，弹性势能一定不同。
、 两物体的质量之比为 ，离同一参考平面的高度之比为 ，则两物体的重力势能之比为 。如果两物体的质量比不变，重力势能之比为 ，则两物体对同一参考平面的高度之比为 。
甲、乙两物体，质量大小关系为 ，从很高的同一处自由下落 ，重力做功之比为 ，对地面而言的重力势能之比为 。
甲、乙两物体，，从很高的同一处自由下落 ，重力做功之比为 ，对地面的重力势能之比为 。
如图所示，一轻质弹簧竖直放置在水平地面上，下端固定，将一质量为 的物体 从弹簧原长处紧挨弹簧上端由静止释放，物体能下降的最大高度为 ，则弹簧的最大弹性势能为 （弹簧始终处于弹性限度内）。若将物体 换为另一质量为 的物体 ，同样从弹簧原长处紧挨弹簧上端由静止释放，当物体 下降 高度时 的速度为 。
三、综合题
如图所示，一质量为 的物块在大小为 、方向沿斜面向上的拉力 作用下，由静止沿倾角为 的固定斜面向上运动。运动 时，速度达到 。已知 ，，。求此过程中：
(1) 对物块做的功 ；
(2) 物块重力势能的增量 ；
(3) 物块克服重力做功的最大瞬时功率 。
如图所示，质量为 的物体，从地面被竖直向上抛出，经过 、 和最高点 ，三个位置距地面的高度分别为 、 和 。物体运动中所受空气阻力大小恒为 ，重力加速度为 。
(1) 求物体从 向上运动到 的过程中，重力所做的功 ；和物体从 向上运动到 ，然后由 返回到 的过程中，重力所做的功 。
(2) 求物体从 向上运动到 的过程中，空气阻力所做的功 ；和物体从 向上运动到 ，然后由 返回到 的过程中，空气阻力所做的功 。
(3) 比较两个过程空气阻力做功与重力做功，说明为什么不存在与空气阻力对应的“空气阻力势能”的概念。
如图甲所示，倾角 的光滑固定斜杆底端固定一电荷量为 的正点电荷，将一可视为点电荷的带正电的小球，从斜杆的底端（但与 未接触）由静止释放，小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移 （该位移沿杆方向）的变化图象如图乙示，其中线 为重力势能随位移变化的图象，线 为动能随位移变化的图象。（，静电力恒量 ，不计空气阻力）则：
(1) 描述小球向上运动过程中速度的变化情况。
(2) 求小球的质量 和电荷量 。
(3) 斜杆底端至小球速度最大处由正点电荷 形成的电场的电势差 。
如图，一质量 的滑块套在与水平面成 的细直杆上，直杆固定不动。现对滑块施加竖直向上的恒力 ，从某时刻起滑块由静止开始运动，经过 的时间，滑块通过的位移 （ 取 ，，）。
(1) 计算滑块运动的加速度大小；
(2) 若 ，计算滑块与细杆间的动摩擦因数；
(3) 若以滑块初始位置为零势能面，计算运动 后滑块具有的重力势能；
(4) 若将重力场与电场类比，写出地球表面附近某点“重力势 ”的定义及定义式，并指明其单位。
答案
一、选择题
1.D 2.D 3.D 4.B 5.D 6.D 7.B 8.B 9.A 10.A 11.A 12.A 13.C 14.C 15.D
16.C 17.D
二、填空题
18.
19.；
20.；
21.；
22.；
三、综合题
23.
(1)
(2)
(3)
24.
(1) ；
(2) ；
(3) 重力做功与路径无关，仅与初末位置有关，势能的变化与初末位置有关，两者都与位置有关，所以重力有对应的重力势能；空气阻力做功与路径有关，所以不存在与摩擦对应的“空气阻力势能”。
25.
(1) 由图线 得知，小球的先先增大，后减小，根据库仑定律得知，小球所受的库仑力逐渐减小，合外力先减小后增大，加速度先减小后增大，则小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动，再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动，直到速度为零。
(2) ；
(3)
26.
(1)
(2)
(3)
(4) 类比电场，可将地球表面附近某点“重力势”定义为：物体在重力场中某点的重力势能与其质量的比值，叫做该点的“重力势”。
若用 表示“重力势”、 表示重力势能、 表示质量，则表达式为 ，单位为 （或 ）。