8.2重力势能同步练习-试卷(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 8.2重力势能同步练习-试卷(word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 468.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-23 20:22:53 | ||
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文档简介
8.2重力势能同步练习
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 如图所示。“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．人先处于失重状态后处于超重状态
B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小
C．绳恰好伸直'时，绳的弹性势能为零，人的动能最大
D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力
2. 物体在运动过程中，重力做功100J，则以下说法正确的是（ ）
A．物体的高度一定升高了 B．物体的高度可能不变
C．物体的重力势能一定减少100J D．物体的重力势能一定增加100J
3. “套圈圈”是许多人喜爱的一种游戏，若小圆环的运动视为平抛运动，在空中运动的过程中，小圆环的重力势能（ ）
A．逐渐减小
B．保持不变
C．逐渐增大
D．先增大后减小
4. 内壁光滑的细管制成直角三角形管道，拐角C处是很小的圆弧，，将管内抽成真空，安放在竖直平面内，边水平，如图所示。从角A处无初速度地释放两个质量不相等的光滑小球，球的直径比管径均略小，第一个小球沿斜管到达B处，第二个小球沿竖直管下落到C再沿水平管运动到B处，不计小球在C处的速率损失，小球到达B处后均静止不动。则（ ）
A．两小球刚要到达B处时的速度相同
B．两小球从A到达B的过程中重力做功相等
C．两小球从A处运动到B处经历的时间相等
D．小球从A直接沿斜面到B处的时间小于从A经C到B所需的时间
5. 下列关于重力势能和弹性势能的相关说法中，正确的是（ ）
A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径有关
B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球上的物体单独具有的
C．弹簧只要有形变，就一定具有弹性势能
D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的
6. 某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中（ ）
A．该同学对凳子一直做正功
B．该同学对凳子一直做负功
C．凳子重力势能先增大后减小
D．凳子重力势能变化与凳子速度大小有关
7. 关于弹性势能，下列说法正确的是（ ）
A．发生形变的物体都具有弹性势能
B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的
C．当弹力做功时弹性势能一定增加
D．当物体的弹性势能减小时，弹力一定做了正功
8. 选不同的水平面作参考平面，关于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，下面说法中正确的是（ ）
A．和都具有不同的数值
B．前者具有不同数值，后者具有相同数值
C．前者具有相同数值，后者具有不同数值
D．.和都具有相同的数值
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 弹性势能是指发生形变的物体，由于___________而具有的____，这种能量叫弹性势能．
10. A、B两物体的质量之比为1∶4，离同一参考平面的高度之比为8∶1，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1∶2，则两物体对同一参考平面的高度之比为__________．
11. 重为50N的物体，在恒定拉力作用下以1m/s2的加速度，竖直升高10m，此过程中物体的重力势能变化了_____J，拉力做功_____J．
三、解答题（本大题共3道小题）
12. 2020年5月17日3时25分，“嫦娥四号”探测器结束了寒冷且漫长的月夜休眠。受光照自主唤醒，迎来了第18个月昼工作期。探测器着陆前在月球表面附近高度h处短暂悬停。之后如果关闭推进器，则经时间t自由下落到月球表面。已知探测器质量为m，月球质量分布均匀，半径为R，不考虑月球的自转，万有引力常量为G。求：
(1)以月球表面为零势能面，该探测器悬停时的重力势能Ep；
(2)月球的平均密度ρ。
13. 如图所示，小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连，A位于水平传送带的右端，B置于倾角为30°的光滑固定斜面上，轻绳分别与斜面、传送带平行，传送带始终以速度v0=2m/s逆时针匀速转动，某时刻A从传送带右端通过细绳带动B以相同初速率v1=5m/s运动，方向如图，经过一段时间A回到传送带的右端，已知A、B的质量均为1kg，A与传送带间的动摩擦因数为0.1，斜面、轻绳、传送带均足够长，B不会碰到定滑轮，定滑轮的质量与摩擦均不计，g取10m/s2，求：
(1)A向左运动的总时间；
(2)A回到传送带右端的速度大小；
(3)上述过程中，A与传送带间因摩擦产生的总热量。
14. 如图所示，是一高的光滑轨道，末端与水平轨道相连.一质量的小物体从轨道端由静止释放，若物体与水平轨道间的动摩擦因数，重力加速度。
（1）求物体从到的过程中，重力势能的减少量；
（2）若在处，物体的速度方向改变时，损失了的动能，求小物体在水平轨道上运动的最大距离。
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】A
【解析】
【详解】
从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，刚开始时重力大于弹力，人向下做加速运动，后来重力小于弹力，人向下做减速运动，重力等于弹力时，速度最大。
A．先向下做加速运动，加速度向下，后向下做减速运动，加速度向上，所以人先处于失重状态后处于超重状态，故A正确；
B．在该过程中，拉力与运动方向始终相反，绳子的力一直做负功；由于人在下降中速度先增大后减小，则人的动能先增大后减小，故B错误；
C．绳子恰好伸直时，绳子的形变量为零，弹性势能为零；但此时弹力为0，速度不是最大，人的动能不是最大，故C错误；
D．人在最低点时，加速度的方向向上，此时绳子对人的拉力大于人受到的重力，故D错误。
故选A。
2. 【答案】C
【解析】
【详解】
AB．物体在运动过程中，重力做功100J，则物体高度降低，重力势能减小，故AB错误；
CD．重力做了100J功，物体重力势能减小100J，故D错误，C正确。
故选C。
3. 【答案】A
【详解】
小圆环在空中运动过程中，距地面的高度逐渐减小，由重力势能表达式
知小圆环的重力势能逐渐减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
4. 【答案】C
【详解】
A．两小球刚要到达B处时的速度大小相同、方向不同，故A错误；
B．由于两个小球竖直位移相同，但质量不等，所以两小球从A到达B的过程中重力做功不等，故B错误；
CD．小球在AB管中运动的加速度大小为
运动时间为
小球在AC管中运动的时间为
小球在CB管中运动的时间为
又因为
所以
故C正确，D错误。
故选C。
5. 【答案】D
【解析】
【详解】
A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径无关，只与初末位置有关，选项A错误；
B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球与物体共有的，选项B错误；
C．弹簧只有发生弹性形变，才具有弹性势能，选项C错误；
D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的，选项D正确。
故选D。
6. 【答案】C
【解析】
【详解】
AB．将凳子向上搬起过程中，同学对凳子的有向上的作用力，凳子向上运动，故同学对凳子做正功；放下过程，同学对凳子的力仍然向上，但运动方向向下；故同学对凳子做负功，AB错误；
CD．凳子重力势能变化与凳子重力做功有关，与凳子速度大小无关，凳子向上运动，重力做负功，重力势能增加，放下过程，重力做正功，重力势能减小，D错误C正确。
故选C。
7. 【答案】D
【解析】
【详解】
A．发生完全非弹性形变的任何物体各部分之间没有弹性势能，A错误；
B．重力势能和弹性势能都是相对参考位置而言的，B错误；
CD．根据弹力做功与弹性势能的关系可知，只有弹力做负功时弹性势能才能增加，如果弹力做正功，则弹性势能就会减小，故C错误，D正确。
故选D。
8. 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
重力势能表达式为
重力势能具有相对性，物体在某一点的重力势能的多少与零重力势能参考面的选择有关，选择不同的水平面作为参考面，物体在某一位置的重力势能不同，某一过程中重力势能改变量等于该过程重力做的功，与起始点的位置有关，与零势能点的选择无关，选择不同的水平面作为参考平面，物体某一过程中重力势能改变量是不变的，ACD错误，B正确。
故选B。
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 【答案】 弹力的相互作用 能
【解析】
【分析】
根据弹性势能的定义以及弹性势能的大小的决定因素进行解答；
【详解】
因为发生弹性形变的物体在恢复时会对别的物体做功，所以发生弹性形变的物体也具有能量，我们就把发生形变的物体，由于弹力的相互作用而具有的能量叫弹性势能，其大小取决于形变量和弹簧的劲度系数．
【点睛】
本题主要考查学生对：弹性势能的定义和弹性势能与弹性形变的关系的理解．
10. 【答案】 2∶1 2∶1
【解析】
【详解】
A、B两物体的质量之比为1∶4，离同一参考平面的高度之比为8∶1，根据EP=mgh，则两物体的重力势能之比为2:1；如果两物体的质量比不变，重力势能之比为1∶2，根据EP=mgh，则两物体对同一参考平面的高度之比为2:1.
11. 【答案】 500 550
【解析】
【详解】
试题分析：由重力计算公式求出重力势能的变化量；由牛顿第二定律求出拉力大小，然后由功的计算公式求出拉力做的功．
解：物体重力 G=50N，竖直上升的高度 h=10m，物体的质量为 m=5kg
重力势能增加了△EP=mgh=50×10=500J
物体以1m/s2的加速度上升10m，由牛顿第二定律得：
F﹣mg=ma，解得，拉力 F=55N，
拉力的功 W=Fh=55×10=550J；
故答案为500，550．
三、解答题（本大题共3道小题）
12. 【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)探测器从月球附近高度h处自由下落，经时间t自由下落到月球表面。据可得，月球表面的重力加速度
以月球表面为零势能面，探测器悬停时的重力势能
(2)探测器停在月球表面时，有
解得：月球的质量
月球的平均密度
13. 【答案】(1)2s；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)向左减速运动的过程中，刚开始时，的速度大于传送带的速度，以为研究对象，受到向右的摩擦力与绳对的拉力，设绳子的拉力为，以向右为正方向，得
以为研究对象，则的加速度的大小始终与相等，向上运动的过程
联立可得
的速度与传送带的速度相等时所用的时间
当的速度与传送带的速度相等之后的速度小于传送带的速度，受到的摩擦力变成了向左，设绳子的拉力为，以为研究对象，则
以为研究对象，则的加速度的大小始终与是相等的，向上运动的过程中
联立可得
当向左速度减为0，经过时间
向左运动的总时间
(2)向运动的过程中，受到的摩擦力的方向仍然向左，仍然受到绳子的拉力，同时，受到的力也不变，所以它们受到的合力不变，所以的加速度不变，仍为
时间内的位移
负号表示方向向左， 时间内的位移
负号表示方向向左， 向左运动的总位移
回到传送带右端的位移
速度
(3)时间内传送带的位移
该时间内传送带相对于的位移
时间内传送带的位移
该时间内传送带相对于的位移
回到传送带右端的时间为，则
时间内传送带的位移
该时间内传送带相对于的位移
与传送带之间的摩擦力
上述过程中与传送带间因摩擦产生的总热量
14. 【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）减少的重力势能
解得
（2）在物体从到的过程中，由动能定理可得
在水平轨道上，再由动能定理可得
解得小物体在水平轨道上运动的最大距离
2 / 2
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 如图所示。“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．人先处于失重状态后处于超重状态
B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小
C．绳恰好伸直'时，绳的弹性势能为零，人的动能最大
D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力
2. 物体在运动过程中，重力做功100J，则以下说法正确的是（ ）
A．物体的高度一定升高了 B．物体的高度可能不变
C．物体的重力势能一定减少100J D．物体的重力势能一定增加100J
3. “套圈圈”是许多人喜爱的一种游戏，若小圆环的运动视为平抛运动，在空中运动的过程中，小圆环的重力势能（ ）
A．逐渐减小
B．保持不变
C．逐渐增大
D．先增大后减小
4. 内壁光滑的细管制成直角三角形管道，拐角C处是很小的圆弧，，将管内抽成真空，安放在竖直平面内，边水平，如图所示。从角A处无初速度地释放两个质量不相等的光滑小球，球的直径比管径均略小，第一个小球沿斜管到达B处，第二个小球沿竖直管下落到C再沿水平管运动到B处，不计小球在C处的速率损失，小球到达B处后均静止不动。则（ ）
A．两小球刚要到达B处时的速度相同
B．两小球从A到达B的过程中重力做功相等
C．两小球从A处运动到B处经历的时间相等
D．小球从A直接沿斜面到B处的时间小于从A经C到B所需的时间
5. 下列关于重力势能和弹性势能的相关说法中，正确的是（ ）
A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径有关
B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球上的物体单独具有的
C．弹簧只要有形变，就一定具有弹性势能
D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的
6. 某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中（ ）
A．该同学对凳子一直做正功
B．该同学对凳子一直做负功
C．凳子重力势能先增大后减小
D．凳子重力势能变化与凳子速度大小有关
7. 关于弹性势能，下列说法正确的是（ ）
A．发生形变的物体都具有弹性势能
B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的
C．当弹力做功时弹性势能一定增加
D．当物体的弹性势能减小时，弹力一定做了正功
8. 选不同的水平面作参考平面，关于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，下面说法中正确的是（ ）
A．和都具有不同的数值
B．前者具有不同数值，后者具有相同数值
C．前者具有相同数值，后者具有不同数值
D．.和都具有相同的数值
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 弹性势能是指发生形变的物体，由于___________而具有的____，这种能量叫弹性势能．
10. A、B两物体的质量之比为1∶4，离同一参考平面的高度之比为8∶1，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1∶2，则两物体对同一参考平面的高度之比为__________．
11. 重为50N的物体，在恒定拉力作用下以1m/s2的加速度，竖直升高10m，此过程中物体的重力势能变化了_____J，拉力做功_____J．
三、解答题（本大题共3道小题）
12. 2020年5月17日3时25分，“嫦娥四号”探测器结束了寒冷且漫长的月夜休眠。受光照自主唤醒，迎来了第18个月昼工作期。探测器着陆前在月球表面附近高度h处短暂悬停。之后如果关闭推进器，则经时间t自由下落到月球表面。已知探测器质量为m，月球质量分布均匀，半径为R，不考虑月球的自转，万有引力常量为G。求：
(1)以月球表面为零势能面，该探测器悬停时的重力势能Ep；
(2)月球的平均密度ρ。
13. 如图所示，小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连，A位于水平传送带的右端，B置于倾角为30°的光滑固定斜面上，轻绳分别与斜面、传送带平行，传送带始终以速度v0=2m/s逆时针匀速转动，某时刻A从传送带右端通过细绳带动B以相同初速率v1=5m/s运动，方向如图，经过一段时间A回到传送带的右端，已知A、B的质量均为1kg，A与传送带间的动摩擦因数为0.1，斜面、轻绳、传送带均足够长，B不会碰到定滑轮，定滑轮的质量与摩擦均不计，g取10m/s2，求：
(1)A向左运动的总时间；
(2)A回到传送带右端的速度大小；
(3)上述过程中，A与传送带间因摩擦产生的总热量。
14. 如图所示，是一高的光滑轨道，末端与水平轨道相连.一质量的小物体从轨道端由静止释放，若物体与水平轨道间的动摩擦因数，重力加速度。
（1）求物体从到的过程中，重力势能的减少量；
（2）若在处，物体的速度方向改变时，损失了的动能，求小物体在水平轨道上运动的最大距离。
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】A
【解析】
【详解】
从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，刚开始时重力大于弹力，人向下做加速运动，后来重力小于弹力，人向下做减速运动，重力等于弹力时，速度最大。
A．先向下做加速运动，加速度向下，后向下做减速运动，加速度向上，所以人先处于失重状态后处于超重状态，故A正确；
B．在该过程中，拉力与运动方向始终相反，绳子的力一直做负功；由于人在下降中速度先增大后减小，则人的动能先增大后减小，故B错误；
C．绳子恰好伸直时，绳子的形变量为零，弹性势能为零；但此时弹力为0，速度不是最大，人的动能不是最大，故C错误；
D．人在最低点时，加速度的方向向上，此时绳子对人的拉力大于人受到的重力，故D错误。
故选A。
2. 【答案】C
【解析】
【详解】
AB．物体在运动过程中，重力做功100J，则物体高度降低，重力势能减小，故AB错误；
CD．重力做了100J功，物体重力势能减小100J，故D错误，C正确。
故选C。
3. 【答案】A
【详解】
小圆环在空中运动过程中，距地面的高度逐渐减小，由重力势能表达式
知小圆环的重力势能逐渐减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
4. 【答案】C
【详解】
A．两小球刚要到达B处时的速度大小相同、方向不同，故A错误；
B．由于两个小球竖直位移相同，但质量不等，所以两小球从A到达B的过程中重力做功不等，故B错误；
CD．小球在AB管中运动的加速度大小为
运动时间为
小球在AC管中运动的时间为
小球在CB管中运动的时间为
又因为
所以
故C正确，D错误。
故选C。
5. 【答案】D
【解析】
【详解】
A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径无关，只与初末位置有关，选项A错误；
B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球与物体共有的，选项B错误；
C．弹簧只有发生弹性形变，才具有弹性势能，选项C错误；
D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的，选项D正确。
故选D。
6. 【答案】C
【解析】
【详解】
AB．将凳子向上搬起过程中，同学对凳子的有向上的作用力，凳子向上运动，故同学对凳子做正功；放下过程，同学对凳子的力仍然向上，但运动方向向下；故同学对凳子做负功，AB错误；
CD．凳子重力势能变化与凳子重力做功有关，与凳子速度大小无关，凳子向上运动，重力做负功，重力势能增加，放下过程，重力做正功，重力势能减小，D错误C正确。
故选C。
7. 【答案】D
【解析】
【详解】
A．发生完全非弹性形变的任何物体各部分之间没有弹性势能，A错误；
B．重力势能和弹性势能都是相对参考位置而言的，B错误；
CD．根据弹力做功与弹性势能的关系可知，只有弹力做负功时弹性势能才能增加，如果弹力做正功，则弹性势能就会减小，故C错误，D正确。
故选D。
8. 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
重力势能表达式为
重力势能具有相对性，物体在某一点的重力势能的多少与零重力势能参考面的选择有关，选择不同的水平面作为参考面，物体在某一位置的重力势能不同，某一过程中重力势能改变量等于该过程重力做的功，与起始点的位置有关，与零势能点的选择无关，选择不同的水平面作为参考平面，物体某一过程中重力势能改变量是不变的，ACD错误，B正确。
故选B。
二、填空题（本大题共3道小题）
9. 【答案】 弹力的相互作用 能
【解析】
【分析】
根据弹性势能的定义以及弹性势能的大小的决定因素进行解答；
【详解】
因为发生弹性形变的物体在恢复时会对别的物体做功，所以发生弹性形变的物体也具有能量，我们就把发生形变的物体，由于弹力的相互作用而具有的能量叫弹性势能，其大小取决于形变量和弹簧的劲度系数．
【点睛】
本题主要考查学生对：弹性势能的定义和弹性势能与弹性形变的关系的理解．
10. 【答案】 2∶1 2∶1
【解析】
【详解】
A、B两物体的质量之比为1∶4，离同一参考平面的高度之比为8∶1，根据EP=mgh，则两物体的重力势能之比为2:1；如果两物体的质量比不变，重力势能之比为1∶2，根据EP=mgh，则两物体对同一参考平面的高度之比为2:1.
11. 【答案】 500 550
【解析】
【详解】
试题分析：由重力计算公式求出重力势能的变化量；由牛顿第二定律求出拉力大小，然后由功的计算公式求出拉力做的功．
解：物体重力 G=50N，竖直上升的高度 h=10m，物体的质量为 m=5kg
重力势能增加了△EP=mgh=50×10=500J
物体以1m/s2的加速度上升10m，由牛顿第二定律得：
F﹣mg=ma，解得，拉力 F=55N，
拉力的功 W=Fh=55×10=550J；
故答案为500，550．
三、解答题（本大题共3道小题）
12. 【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)探测器从月球附近高度h处自由下落，经时间t自由下落到月球表面。据可得，月球表面的重力加速度
以月球表面为零势能面，探测器悬停时的重力势能
(2)探测器停在月球表面时，有
解得：月球的质量
月球的平均密度
13. 【答案】(1)2s；(2)；(3)
【解析】
【详解】
(1)向左减速运动的过程中，刚开始时，的速度大于传送带的速度，以为研究对象，受到向右的摩擦力与绳对的拉力，设绳子的拉力为，以向右为正方向，得
以为研究对象，则的加速度的大小始终与相等，向上运动的过程
联立可得
的速度与传送带的速度相等时所用的时间
当的速度与传送带的速度相等之后的速度小于传送带的速度，受到的摩擦力变成了向左，设绳子的拉力为，以为研究对象，则
以为研究对象，则的加速度的大小始终与是相等的，向上运动的过程中
联立可得
当向左速度减为0，经过时间
向左运动的总时间
(2)向运动的过程中，受到的摩擦力的方向仍然向左，仍然受到绳子的拉力，同时，受到的力也不变，所以它们受到的合力不变，所以的加速度不变，仍为
时间内的位移
负号表示方向向左， 时间内的位移
负号表示方向向左， 向左运动的总位移
回到传送带右端的位移
速度
(3)时间内传送带的位移
该时间内传送带相对于的位移
时间内传送带的位移
该时间内传送带相对于的位移
回到传送带右端的时间为，则
时间内传送带的位移
该时间内传送带相对于的位移
与传送带之间的摩擦力
上述过程中与传送带间因摩擦产生的总热量
14. 【答案】（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）减少的重力势能
解得
（2）在物体从到的过程中，由动能定理可得
在水平轨道上，再由动能定理可得
解得小物体在水平轨道上运动的最大距离
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