第八章 第2节重力势能提升练习（word版含答案）

2019人教版必修第二册 第八章 第2节　重力势能 提升练习
一、多选题
1．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J．韩晓鹏在此过程中（ ）
A．动能增加了1900J
B．动能增加了1800J
C．重力势能减小了1900J
D．重力势能减小了1800J
2．如图甲所示，一轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有质量为m物块P，弹簧形变量为x0，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。用x表示P离开初始位置的位移，向上拉力F和x之间关系如图乙所示。从拉力F作用在物块上开始到弹簧恢复原长的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．系统机械能的变化量为（2F1-mg）x0
B．物块P的动能变化量大小为（F1-mg）x0
C．弹簧的弹性势能变化量大小为mgx0
D．物块P的重力势能变化量大小为2mgx0
3．一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．运动员到达最低点前的下落过程中，合力先做负功后做正功
4．关于重力势能，以下说法正确的是（　　）
A．重力势能的大小是相对的
B．重力势能的变化量跟物体运动路径无关
C．如果一个物体克服重力做功8J，则它的重力势能就减少8J
D．如果选同一个参考平面，甲、乙的重力势能分别为9J和-9J，则两个重力势能的大小是相等的
二、单选题
5．下列说法中正确的是(　　)
A．地面上的物体重力势能一定为零
B．质量大的物体重力势能一定大
C．不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大
D．离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零
6．一根弹簧的弹力—位移图线如图所示，那么弹簧伸长量由4cm伸长到到8cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为（　　）
A．3.6J，-3.6J
B．-3.6J，3.6J
C．1.8J，-1.8J
D．-1.8J，1.8J
7．一同学将质量为10kg垃圾桶从教学楼5楼提到1楼，此过程该同学对垃圾桶做的功约为（　　）
A．120J B．1200J C．-120J D．-1200J
8．如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（　　）
A．重力势能减少，弹性势能增大 B．重力势能增大，弹性势能减少
C．重力势能减少，弹性势能减少 D．重力势能不变，弹性势能增大
9．下列关于重力势能的说法正确的是（ ）
A．重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的；
B．某物体位置一定时，重力势能的大小是一定的；
C．重力势能等于零的物体，其重力势能只能增加，不可能再减小；
D．在地面上的物体，它的重力势能一定等于零；
10．如图所示，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。改变小球距地面的高度和打击的力度，重复这个实验，发现A、B两球总是同时落地。若A、B两球质量相等，且将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解。下列说法不正确的是（　　）
A．在同一次实验中，两球落地时重力的功率相等
B．在同一次实验中，两球落地时动量的大小相等
C．本实验可验证平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
D．在同一次实验中，两球在空中运动的过程中重力做功相等
11．一辆汽车在沿斜坡匀速向上运动的过程中，关于该汽车的动能和重力势能的变化情况，以下说法正确的是（　　）
A．动能增大 B．重力势能增大
C．动能减小 D．重力势能减小
12．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后的物体以速度vt落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能的参考面且不计空气阻力。则下列说法中正确的是（　　）
A．物体在海平面上的动能为
B．物体在海平面上的重力势能为
C．物体在海平面上的机械能为
D．物体从地面运动到海平面上的过程中，机械能增大了
13．起重机将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处，取g=10m/s2，在这个过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．重力做正功，重力势能增加1.0×104J
B．重力做正功，重力势能减少1.0×104J
C．重力做负功，重力势能增加1.0×104J
D．重力做负功，重力势能减少1.0×104J
14．如图所示，质量为m的小球，从距桌面h1高处的A点自由下落到地面上的B点，桌面离地高为h2，选择桌面为参考平面，则小球
A．在A点时的重力势能为mg（h1＋h2）
B．在A点时的重力势能为mgh1
C．在B点时的重力势能为0
D．落到B点时的重力势能为mgh2
15．如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛。下列说法正确的有（　　）
A．重力做功大小不相等 B．运动过程中的重力平均功率相等
C．它们的末动能不相同 D．它们落地时重力的瞬时功率相等
三、解答题
16．排球比赛中，运动员将质量为0.25kg的排球从3.2m高处以6m/s的速度水平扣出，不计空气阻力，取地面为零势能面，g取10m/s2，求：
（1）排球刚扣出时的重力势能；
（2）排球从扣出到落地过程中，重力的平均功率；
（3）排球刚要落地时，重力的瞬时功率；
17．金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑地上88层，地下3层，高420.5m。游客在距地面341m的第68层可以环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底。
(1)质量为60kg的游客正在第68层观光，在下列情况中，他的重力势能各是多少？(g取10m/s2)
①以地面为参考平面；
②以第68层为参考平面；
(2)以420.5m的楼顶为参考平面，若他乘电梯从地面上升到68层，需克服重力做多少功？重力势能变化了多少？
18．如图，光滑水平直轨道上有质量为2m的物块A和质量为3m的物块B，设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧．求：
（1）当A向右运动的速度减小为时，B的速度为多大？
（2）从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，弹簧能具有的最大弹性势能为多大？
（3）如果在整个相互作用过程中没有机械能损失，A与弹簧分离时，B物块的速度大小和方向如何？
19．一只质量为1kg的小球，从距水平地面5m高的点以8m/s的初速度水平抛出，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，求：
（1）小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能；
（2）小球在空中飞行的时间；
（3）小球抛出的水平距离．
20．如图所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m高的支架上。（取，支架未画出）
(1)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
(2)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
21．如图所示，把质量为0.5kg的石块从30m高处的A点以300角斜向上方抛出,初速度是v0=5m/s（不计空气阻力，取g=10m/s2）求：
（1）石块在A点时具有的重力势能（以地面为参考平面）;
（2）石块落地时速度是多大.
22．如图所示,一个粗细均匀的U形管内装有同种液体,在管口右端盖板A密闭,两液面的高度差为h,U形管内液柱的总长度为4h.现拿去盖板,液体开始运动,当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度是多大
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．BC
【解析】
【详解】
重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J，即阻力对他做功为-100J，则外力对他所做的总功为1900J-100J=1800J，是正功，根据动能定理得：他的动能增加了1800J，故A错误，B正确；重力对物体做正功为1900J，则重力势能减小了1900J，故C正确，D错误．所以BC正确，AD错误．
2．BC
【解析】
【分析】
【详解】
弹簧放质量为m物块P，由平衡条件有
拉力使物体向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有
联立可得
故时，；时，；
A．除重力和弹簧弹力做功之外，拉力为其它力做正功，系统的机械能增加，故系统机械能的变化量
故A错误；
B．物体做匀加速直线运动，则物块P的动能变化量大小为
故B正确；
D．由功能关系有
可知物块P的重力势能增加了mgx0，故D错误；
C．物体做匀加速直线运动，由动能定理有
联立各物理量可得
即弹簧的弹性势能减小了，故C正确；
故选BC。
3．ABC
【解析】
【详解】
A．运动员到达最低点前重力始终做正功，重力势能始终减小，故A正确；
B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力方向与位移方向始终相反，弹力做负功，弹性势能增加，故B正确；
C．运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹力做功，所以系统的机械能守恒，故C正确；
D．运动员到达最低点前的下落过程中，合力方向先向下，然后向上，所以合力先做正功后做负功，故D错误。
故选ABC。
4．AB
【解析】
【详解】
A．由定义式可知，重力势能的大小是相对的，故A正确；
B．重力势能的变化量取决于重力所做的功，与运动路径无关，故B正确；
C．一个物体克服重力做功8J，则重力势能增加8J，故C错误；
D．对于同一参考平面，正的重力势能一定比负的重力势能大，故D错误；
故选AB．
【点睛】
重力势能大小为mgh，h为物体相对于零势能面的高度；重力做功和路径无关，重力势能的变化量也与路径无关．重力势能的正负表示大小．
5．D
【解析】
【详解】
重力势能的大小与零势能面的选取有关，故A错误，D正确；由重力势能定义式Ep＝mgh，可知重力势能由质量和高度决定，故B、C错误．
6．D
【解析】
【详解】
根据F-x图象与x轴包围的面积表示弹力做功的大小，故弹簧由伸长量4cm到伸长量8cm的过程中，弹力的功
弹力做功为-1.8J，故弹力势能增加了1.8J，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
住宅楼每层楼高大约3米，从5楼到1楼，此同学下移的高度h=3m×4=12m；
则该同学对垃圾桶做的功约为
W=-Fh=-100N×12m=-1200J．
故选D。
8．A
【解析】
【详解】
弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增加；下降中，重力做正功，重力势能减少。故A正确，BCD错误。
故选A。
9．A
【解析】
【详解】
（1）根据重力势能的定义可以知道，重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的．故A正确；
（2）重力势能的大小与零势能面（参考平面）的选取有关，零势能面不同，重力势能不同，B错误；
（3）重力势能等于零的物体，其重力势能也能减小，在零势能面以下，重力势能为负，C错误；
（4）若地面不是零势能面，则在地面上的物体重力势能不为零，D错误．
故本题选A．
10．B
【解析】
【详解】
AC．在同一次实验中，质量相同的A、B球在竖直方向都做自由落体运动，落地时竖直速度相同，所以两球落地时重力的功率相等，故AC正确，不符合题意；
B．在同一次实验中，B球做自由落体运动，A球做平抛运动，两球落地时速度不同，所以动量的大小不相等，故B错误，符合题意；
D．在同一次实验中，质量相同的两球在空中运动的过程中，下落高度相同，所以重力做功相等，故D正确，不符合题意。
故选B。
11．B
【解析】
【分析】
本题考查动能和重力势能的基本概念。
【详解】
AC．汽车做匀速运动，速度不变，动能大小不变，故AC错误；
BD．汽车高度升高，重力势能增加，故B正确，D错误。
故选B。
12．A
【解析】
【详解】
A．不计空气阻力，则物体的机械能守恒，由机械能守恒
可得物体在海平面上的动能为
选项A正确；
B．以地面为零势能的参考面，则物体在海平面上的重力势能为-，选项B错误；
C．物体在海平面上的机械能等于在地面上的机械能，即为，选项C错误；
D．物体从地面运动到海平面上的过程中，机械能守恒，选项D错误。
故选A。
13．C
【解析】
【详解】
物体上升，位移方向与重力方向相反，所以重力做负功，重力势能增加，且重力势能增加量等于克服重力做的功，为，C正确．
【点睛】
重力做正功时物体重力势能减少，重力做负功时，重力势能增加，由功的计算公式可以求出重力做的功．
14．B
【解析】
【详解】
AB．选择桌面为参考平面，则在A点时的重力势能为mgh1，故A错误，B正确；
CD．选择桌面为参考平面，B点在桌面下方，故B点重力势能为-mgh2，故C错误，D错误.
故选B.
15．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．a做的是匀变速直线运动，b是自由落体运动，c是平抛运动，根据它们各自的运动的特点可以分析运动的时间和末速度的情况，由功率的公式可以得出结论． a、b、c三个小球的初位置相同，它们的末位置也相同，由于重力做功只与物体的初末位置有关，所以三个球的重力做功相等， A错误；
B．由上述分析可知，三个球的重力做功相等，但是三个球运动的时间并不相同，其中bc的时间相同，a的运动的时间要比bc的长，所以a的平均功率最小，所以运动过程中重力的平均功率不相等，B错误；
C．由动能定理可知，三个球的重力做功相等，它们的动能的变化相同，但是c是平抛的，所以c有初速度，故c的末动能要大，C正确；
D．三个球的重力相等，但是它们的竖直方向上的末速度不同，所以瞬时功率不可能相等，D错误。
故选C。
16．（1）8J；（2）10W；（3）20W
【解析】
【分析】
【详解】
（1）排球刚扣出时的重力势能为
（2）排球从扣出到落地过程中，重力做的功为
从扣出到落地所用时间为
重力的平均功率为
（3）排球刚要落地时，竖直方向的速度为
排球刚要落地时，重力的瞬时功率为
17．(1)①2.0×105J，②0；(2)2.0×105J，2.0×105J
【解析】
【详解】
(1)①以地面为参考平面，游客在第68层的相对高度为341m，则
Ep1＝mgh＝60×10×341J≈2.0×105J。
②以68层处为参考平面，游客在第68层的相对高度为0，故Ep2＝0。
(2)克服重力做的功与参考平面的选择无关，即
W2＝mgh≈2.0×105J
所以重力势能增加了2.0×105J。
18．（1）；（2）；（3），方向水平向右
【解析】
【详解】
（1）A、B与弹簧组成的系统动量守恒，以向右为正方向，则有：
解得：
（2）当AB速度相同时，弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律和能量守恒定律得：
联立解得：
（3）在整个相互作用过程中没有机械能损失，直至AB分离，对整个过程，由动量守恒定律和能量守恒定律得：
解得：，
故B物块的速度大小为，方向水平向右．
19．（1）50J；（2）1s ；（3）8m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能
解得
（2）根据平抛运动的性质，有
解得
t=1s
（3）根据平抛运动的规律，小球抛出的水平距离为
解得
考点：平抛运动。
20．（1）24J，减少了8J；（2）8J，减少了8J
【解析】
【详解】
（1）以地面为参考平面，物体的高度
因而物体具有的重力势能为
物体落至桌面时，重力势能
物体重力势能的变化量为
即重力势能减少了8J。
（2）以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度，因而物体具有的重力势能为
物体落至桌面时，重力势能
物体重力势能的变化量为
即重力势能减少了8J。
21．（1）150J ；（2）25m/s
【解析】
【详解】
试题分析：(1)根据Ep=mgh 解得：Ep=150J
(2)根据动能定理mgh=mv2-mv02
得v=25m/s
考点：动能定理.
22．
【解析】
【分析】
拿去盖板，液体开始运动，当两液面高度相等时，液体的机械能守恒，即可求出右侧液面下降的速度，当两液面高度相等时，右侧高为h液柱重心下降了，液体重力势能的减小量全部转化为整体的动能；
【详解】
设管子的横截面积为，液体的密度为，则右侧高出左侧的水银柱的体积为，
所以其质量为：，全部的水银柱的质量：
拿去盖板，液体开始运动，当两液面高度相等时，右侧高为h液柱重心下降了
根据机械能守恒定律得：
即：
解得：．
【点睛】
本题运用机械能守恒定律研究液体流动的速度问题，要注意液柱h不能看成质点，要分析其重心下降的高度．
答案第1页，共2页
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