人教版新教材必修二 8.2 重力势能（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版新教材必修二 8.2 重力势能（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 542.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-27 13:10:39 | ||
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文档简介
人教版新教材必修二第八章重力势能（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
如图所示，滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功，阻力对他做功，则下列说法中正确的是( )
A. 滑雪运动员的重力势能一定减少了
B. 由于未选定参考平面，故无法判断滑雪运动员重力势能的变化
C. 滑雪运动员的重力势能一定减少了
D. 末位置的重力势能等于
如图所示，物体从直立轻质弹簧的正上方处下落，然后又被弹回，若不计空气阻力，对上述过程的下列判断中正确的是( )
A. 能量在动能和弹性势能两种形式之间转化
B. 物体、地球和弹簧组成的系统在任意两时刻机械能相等
C. 当重力和弹簧弹力大小相等时，重力势能最小
D. 物体在把弹簧压缩到最短时，动能最大
如图所示，桌面高度为，质量为的小球，从离桌面高的点处自由下落，落到地面上的点处，取桌面为零势能面，小球可视为质点。则下列说法正确的是( )
A. 小球在处的重力势能为
B. 小球在处的重力势能为
C. 整个下落过程重力对小球做的功为
D. 小球落到地面前瞬间重力的功率为
如图所示，一条铁链长为，质量为，放在水平桌面上，提起铁链一端直到铁链全部离开桌面的瞬间，则重力加速度 取 ( )
A. 铁链的重心位置提高了 B. 铁链克服重力做功
C. 铁链的重力势能增加了 D. 铁链的重力势能为
蹦极是一种比较流行的极限运动，弹性绳一端固定在高空跳台，另一端系住运动员，运动员从高空自由下落，则自开始下落至最低点的过程中( )
A. 速度先增大再减小 B. 加速度先增大再减小
C. 绳子的弹性势能先增大再减小 D. 重力势能先增大再减小
一个的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是
A. 重力做功为 B. 重力做了 的负功
C. 物体的重力势能一定减少 D. 物体的重力势能一定增加
如图所示，和是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，、、三点位于同一水平面上，和分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从和两处同时无初速释放，则( )
A. 沿光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B. 两小球刚开始从和两处无初速释放时，重力势能相等
C. 两小球到达点和点时，重力势能相等
D. 两小球到达点和点时，重力做功相等
如图所示，跳水运动员向下压跳板，随跳板一起从位置运动到位置，
则此过程中( )
A. 运动员受到的重力对他做负功 B. 跳板的弹性势能一直在增加
C. 运动员的重力势能一直在增加 D. 运动员受到的跳板的弹力对他做正功
无人机由于其便捷、操控灵活等优越的性能在多种场合得到广泛的应用。如图所示为一架无人机在某次执行任务时悬停在空中的状况。下列关于无人机重力势能的说法中正确是( )
A. 悬停在空中的无人机重力势能一定大于零
B. 由于悬停时重力对它不做功，所以其重力势能一定为零
C. 不在零势能面上，处于同一高度的两架无人机，质量大的重力势能一定大
D. 悬停在空中甲、乙不同高度的无人机，若重力势能分别为，，则悬停在乙位置时重力势能大
如图所示，质量为的足球在水平地面的位置被踢出后落到水平地面的位置，在空中达到的最高点位置的高度为，已知重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 足球由位置运动到位置的过程中，克服重力做的功为
B. 足球由位置运动到位置的过程中，重力势能减少了
C. 足球由位置运动到位置的过程中，重力做的功为
D. 如果没有选定参考平面，就无法确定重力势能变化了多少
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
在离地面处无初速度地释放一小球，小球质量为，不计空气阻力，取，取释放点所在水平面为参考平面。求：
在第末小球的重力势能；
在第内重力所做的功和重力势能的变化。
如图所示，质量为，小球用于长为的细线悬于点。将细线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，点正下方处有一钉子，小球运动到处，会以为圆心做圆周运动，并经过点若已知等于，则，
小球由点运动到点的过程中，重力做功为多少？重力势能减少了多少？
若选取初始平面为参考平面，求小球在处的重力势能．
年月，第届冬奥会在俄罗斯索契成功举行。在高山滑雪速降比赛中，运动员由静止开始沿滑道向下做匀加速直线运动，内的位移为。在此过程中
求运动员的加速度大小；
若运动员的质量为，滑道的倾角为，重力加速度，求运动员重力做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动能和势能的相互转化；解决本题的关键掌握功能关系，知道重力做功与重力势能的关系，合力做功与动能的关系，除重力以外其它力做功与机械能的关系。
根据重力做功求出重力势能的变化，根据除重力以外其它力做功得出机械能的变化。
【解答】
重力做功为，则重力势能减小，故A正确，BC错误；
D.由于未选定参考平面，无法确定末位置的重力势能的大小，故D错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【分析】
分析物体除自身重力以外的力做功情况，可知物体的机械能是否守恒；再对物体和弹簧组成的系统，对照机械能守恒的条件：只有重力和弹簧的弹力做功，分析系统机械能是否守恒；分析物体的受力情况，确定其运动情况，可知物体的速度及能量变化。
对于机械能守恒的判断，一定要明确我们要研究的是哪一个物体或系统，准确理解机械能守恒的条件；可以根据能量是否和外部的物体发生交换来判断机械能是否守恒。
【解答】
A.系统由于受重力和弹力作用，重力和弹力做功，故能量在动能、重力势能和弹性势能三种形式之间转化，故A错误；
B.物体、地球和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，故系统在任意两时刻机械能相等，故B正确；
物体先做自由落体运动，与弹簧接触后受到弹簧向上的弹力和重力，弹力先小于重力，后大于重力，物体速度先增大后减小，当重力和弹簧的弹力相等时，物体的速度达最大，动能最大，此后物体继续压缩弹簧，物体把弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，故CD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据已选择参的零势能面，根据重力势能表达式求出小球再、处的重力势能；根据求重力对小球做的功；根据动能定理求落地前的速度，根据瞬时功率表达式计算瞬时功率。
本题考查了动能定理、重力势能、瞬时功率等知识点，注意重力势能和零势能面选取有关。
【解答】
、若以桌面为参考平面，处的重力势能为 ，处的重力势能为，故AB错误；
C、重力对小球做的功为，故C正确；
D、设落地时的速度为，小球从到根据动能定理可得：，
则落地前重力瞬时功率，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】
铁链克服重力做功时铁链重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力做的功，由功的计算公式分析答题。
本题中铁链不能看成质点，计算重力做功时，要根据重心上升的高度来求。
【解答】
A、铁链从初状态到末状态，铁链的重心位置提高了，故A错误；
B、铁链克服重力所做的功，故B错误；
C、铁链重力势能增加量等于克服重力所做的功，即重力势能增加了，故C正确；
D、若以铁链初状态所在水平面为参考平面，在末状态铁链重力势能为，若以水平地面为为参考平面，在末状态铁链重力势能大于，故D错误；
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据运动员的受力情况，分析运动员的运动情况。由牛顿第二定律分析加速度的变化情况。结合形变量分析弹性势能的变化。由高度变化分析重力势能的变化。
解决本题的关键是抓住绳子的弹力是可变的，分析合力的变化，来判断速度和加速度的变化。
【解答】
A.弹性绳绷紧之前，运动员自由下落，速度不断增大。弹性绳绷紧后，运动员受到弹性绳向上的弹力和重力，弹力先小于重力，后大于重力，合力先向下后向上，则运动员先加速后减速，速度先增大后减小，故A正确。
B.弹性绳绷紧之前，运动员的加速度不变。弹性绳绷紧后，弹力不断增大，合力先减小后增大，则加速度先减小后增大，故B错误。
C.弹性绳绷紧后，绳子不断伸长，弹性势能不断增大，故C错误。
D.运动员的高度不断下降，重力势能一直减小，故D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】
【分析】
由重力做功的公式可求得重力所做的功；再由重力做功与重力势能的关系可分析重力势能的变化．
本题考查重力做功与重力势能变化的关系，在解题时一定要明确重力做功与路径无关，只与初末状态的高度差有关．
【解答】
整个过程中，物体的高度下降了；则重力对物体做正功为：；而重力做功多少等于重力势能的减小量，故小球的重力势能一定减少，故C正确，ABD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力势能的表达式分析各选项。
考查重力势能的决定因素，明确零电势点的选择决定重力势能的大小。
【解答】
A.选择不同的参考面，重力势能不同，可为正也可为负，则A错误；
B.刚开始两者同高度，则重力势能相同，则B正确；
C.点位置低，重力势能小，故两小球到达点和点时，重力势能不相等，则C错误；
D.下滑过程只有重力做功，与下降的高度有关，则到达点做功多，到达点做功少，则D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】A、从到，运动员的高度下降，重力对他做正功，故A错误；
B、从到，跳板的形变量不断增大，则跳板的弹性势能一直增加，故B正确；
C、重力对运动员做正功，则运动员的重力势能一直减小，故C错误；
D、跳板对运动员弹力的方向向上，对他做负功，故D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】
【分析】
重力做功与路径无关，与零势能面的选取无关，只与物体的始末位置有关。重力做正功，重力势能减少；重力做负功或表述为克服重力做功，重力势能增加．但要注意，重力势能的大小与零势能面的选取有关。
【解答】
A.足球由运动到的过程中，高度增加，重力做负功，克服重力做功，故A错误；
B.足球由运动到的过程中，重力做功，所以重力势能减小，故B正确；
C.足球由运动到的过程中，高度没变，重力做功为，故C错误；
D.分析重力势能的变化，只要找出高度的变化即可，与选不选参考平面没有关系，故D错误。
故选B。
11.【答案】解：以释放点所在水平面为参考平面，在第 末小球所处的高度为：
重力势能为：
，说明小球在参考平面的下方。
在第 末小球所处的高度为：
第 内重力做的功为：
由重力做功与重力势能改变的关系可知，小球的重力势能减少了 。
【解析】求出小球第末下降的高度，根据重力势能表达式求小球的重力势能；
求出小球在第内的位移，根据重力做功的表达式求重力做的功，再根据重力做功与重力势能变化的关系求重力势能的变化。
本题关键在于掌握重力势能的表达式，知道重力做功与重力势能变化的关系，同时注意明确重力势能为标量，其正负不表示方向。
12.【答案】解：根据得：
小球由点运动到点的过程中，重力做功
根据知，重力势能减少。
选取初始平面为参考平面，小球在处的重力势能
【解析】功是能量转化的量度，有多种表现形式：重力做功是重力势能变化的量度。
根据求解重力做功，重力势能的减少量等于重力做的功。
重力势能具有相对性，选择不同的参考平面，重力势能的数值是不同的。
13.【答案】解：由匀变速直线运动的位移公式得：，代入数据解得：；
由几何关系得，运动员下滑的高度，。
答：运动员的加速度大小为；运动员重力做的功。
【解析】本题考查匀变速直线的位移公式、速度公式的应用、重力做功的计算等。由匀变速直线运动的位移公式得：，代入数据却可解得加速度；由几何关系得先求出运动员下滑的高度，重力做功只与竖直方向高度有关，与运动路径无关，代入公式即可
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
如图所示，滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功，阻力对他做功，则下列说法中正确的是( )
A. 滑雪运动员的重力势能一定减少了
B. 由于未选定参考平面，故无法判断滑雪运动员重力势能的变化
C. 滑雪运动员的重力势能一定减少了
D. 末位置的重力势能等于
如图所示，物体从直立轻质弹簧的正上方处下落，然后又被弹回，若不计空气阻力，对上述过程的下列判断中正确的是( )
A. 能量在动能和弹性势能两种形式之间转化
B. 物体、地球和弹簧组成的系统在任意两时刻机械能相等
C. 当重力和弹簧弹力大小相等时，重力势能最小
D. 物体在把弹簧压缩到最短时，动能最大
如图所示，桌面高度为，质量为的小球，从离桌面高的点处自由下落，落到地面上的点处，取桌面为零势能面，小球可视为质点。则下列说法正确的是( )
A. 小球在处的重力势能为
B. 小球在处的重力势能为
C. 整个下落过程重力对小球做的功为
D. 小球落到地面前瞬间重力的功率为
如图所示，一条铁链长为，质量为，放在水平桌面上，提起铁链一端直到铁链全部离开桌面的瞬间，则重力加速度 取 ( )
A. 铁链的重心位置提高了 B. 铁链克服重力做功
C. 铁链的重力势能增加了 D. 铁链的重力势能为
蹦极是一种比较流行的极限运动，弹性绳一端固定在高空跳台，另一端系住运动员，运动员从高空自由下落，则自开始下落至最低点的过程中( )
A. 速度先增大再减小 B. 加速度先增大再减小
C. 绳子的弹性势能先增大再减小 D. 重力势能先增大再减小
一个的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是
A. 重力做功为 B. 重力做了 的负功
C. 物体的重力势能一定减少 D. 物体的重力势能一定增加
如图所示，和是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，、、三点位于同一水平面上，和分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从和两处同时无初速释放，则( )
A. 沿光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B. 两小球刚开始从和两处无初速释放时，重力势能相等
C. 两小球到达点和点时，重力势能相等
D. 两小球到达点和点时，重力做功相等
如图所示，跳水运动员向下压跳板，随跳板一起从位置运动到位置，
则此过程中( )
A. 运动员受到的重力对他做负功 B. 跳板的弹性势能一直在增加
C. 运动员的重力势能一直在增加 D. 运动员受到的跳板的弹力对他做正功
无人机由于其便捷、操控灵活等优越的性能在多种场合得到广泛的应用。如图所示为一架无人机在某次执行任务时悬停在空中的状况。下列关于无人机重力势能的说法中正确是( )
A. 悬停在空中的无人机重力势能一定大于零
B. 由于悬停时重力对它不做功，所以其重力势能一定为零
C. 不在零势能面上，处于同一高度的两架无人机，质量大的重力势能一定大
D. 悬停在空中甲、乙不同高度的无人机，若重力势能分别为，，则悬停在乙位置时重力势能大
如图所示，质量为的足球在水平地面的位置被踢出后落到水平地面的位置，在空中达到的最高点位置的高度为，已知重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 足球由位置运动到位置的过程中，克服重力做的功为
B. 足球由位置运动到位置的过程中，重力势能减少了
C. 足球由位置运动到位置的过程中，重力做的功为
D. 如果没有选定参考平面，就无法确定重力势能变化了多少
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
在离地面处无初速度地释放一小球，小球质量为，不计空气阻力，取，取释放点所在水平面为参考平面。求：
在第末小球的重力势能；
在第内重力所做的功和重力势能的变化。
如图所示，质量为，小球用于长为的细线悬于点。将细线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，点正下方处有一钉子，小球运动到处，会以为圆心做圆周运动，并经过点若已知等于，则，
小球由点运动到点的过程中，重力做功为多少？重力势能减少了多少？
若选取初始平面为参考平面，求小球在处的重力势能．
年月，第届冬奥会在俄罗斯索契成功举行。在高山滑雪速降比赛中，运动员由静止开始沿滑道向下做匀加速直线运动，内的位移为。在此过程中
求运动员的加速度大小；
若运动员的质量为，滑道的倾角为，重力加速度，求运动员重力做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动能和势能的相互转化；解决本题的关键掌握功能关系，知道重力做功与重力势能的关系，合力做功与动能的关系，除重力以外其它力做功与机械能的关系。
根据重力做功求出重力势能的变化，根据除重力以外其它力做功得出机械能的变化。
【解答】
重力做功为，则重力势能减小，故A正确，BC错误；
D.由于未选定参考平面，无法确定末位置的重力势能的大小，故D错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【分析】
分析物体除自身重力以外的力做功情况，可知物体的机械能是否守恒；再对物体和弹簧组成的系统，对照机械能守恒的条件：只有重力和弹簧的弹力做功，分析系统机械能是否守恒；分析物体的受力情况，确定其运动情况，可知物体的速度及能量变化。
对于机械能守恒的判断，一定要明确我们要研究的是哪一个物体或系统，准确理解机械能守恒的条件；可以根据能量是否和外部的物体发生交换来判断机械能是否守恒。
【解答】
A.系统由于受重力和弹力作用，重力和弹力做功，故能量在动能、重力势能和弹性势能三种形式之间转化，故A错误；
B.物体、地球和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，故系统在任意两时刻机械能相等，故B正确；
物体先做自由落体运动，与弹簧接触后受到弹簧向上的弹力和重力，弹力先小于重力，后大于重力，物体速度先增大后减小，当重力和弹簧的弹力相等时，物体的速度达最大，动能最大，此后物体继续压缩弹簧，物体把弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，故CD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据已选择参的零势能面，根据重力势能表达式求出小球再、处的重力势能；根据求重力对小球做的功；根据动能定理求落地前的速度，根据瞬时功率表达式计算瞬时功率。
本题考查了动能定理、重力势能、瞬时功率等知识点，注意重力势能和零势能面选取有关。
【解答】
、若以桌面为参考平面，处的重力势能为 ，处的重力势能为，故AB错误；
C、重力对小球做的功为，故C正确；
D、设落地时的速度为，小球从到根据动能定理可得：，
则落地前重力瞬时功率，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】
铁链克服重力做功时铁链重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力做的功，由功的计算公式分析答题。
本题中铁链不能看成质点，计算重力做功时，要根据重心上升的高度来求。
【解答】
A、铁链从初状态到末状态，铁链的重心位置提高了，故A错误；
B、铁链克服重力所做的功，故B错误；
C、铁链重力势能增加量等于克服重力所做的功，即重力势能增加了，故C正确；
D、若以铁链初状态所在水平面为参考平面，在末状态铁链重力势能为，若以水平地面为为参考平面，在末状态铁链重力势能大于，故D错误；
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据运动员的受力情况，分析运动员的运动情况。由牛顿第二定律分析加速度的变化情况。结合形变量分析弹性势能的变化。由高度变化分析重力势能的变化。
解决本题的关键是抓住绳子的弹力是可变的，分析合力的变化，来判断速度和加速度的变化。
【解答】
A.弹性绳绷紧之前，运动员自由下落，速度不断增大。弹性绳绷紧后，运动员受到弹性绳向上的弹力和重力，弹力先小于重力，后大于重力，合力先向下后向上，则运动员先加速后减速，速度先增大后减小，故A正确。
B.弹性绳绷紧之前，运动员的加速度不变。弹性绳绷紧后，弹力不断增大，合力先减小后增大，则加速度先减小后增大，故B错误。
C.弹性绳绷紧后，绳子不断伸长，弹性势能不断增大，故C错误。
D.运动员的高度不断下降，重力势能一直减小，故D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】
【分析】
由重力做功的公式可求得重力所做的功；再由重力做功与重力势能的关系可分析重力势能的变化．
本题考查重力做功与重力势能变化的关系，在解题时一定要明确重力做功与路径无关，只与初末状态的高度差有关．
【解答】
整个过程中，物体的高度下降了；则重力对物体做正功为：；而重力做功多少等于重力势能的减小量，故小球的重力势能一定减少，故C正确，ABD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力势能的表达式分析各选项。
考查重力势能的决定因素，明确零电势点的选择决定重力势能的大小。
【解答】
A.选择不同的参考面，重力势能不同，可为正也可为负，则A错误；
B.刚开始两者同高度，则重力势能相同，则B正确；
C.点位置低，重力势能小，故两小球到达点和点时，重力势能不相等，则C错误；
D.下滑过程只有重力做功，与下降的高度有关，则到达点做功多，到达点做功少，则D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】A、从到，运动员的高度下降，重力对他做正功，故A错误；
B、从到，跳板的形变量不断增大，则跳板的弹性势能一直增加，故B正确；
C、重力对运动员做正功，则运动员的重力势能一直减小，故C错误；
D、跳板对运动员弹力的方向向上，对他做负功，故D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】
【分析】
重力做功与路径无关，与零势能面的选取无关，只与物体的始末位置有关。重力做正功，重力势能减少；重力做负功或表述为克服重力做功，重力势能增加．但要注意，重力势能的大小与零势能面的选取有关。
【解答】
A.足球由运动到的过程中，高度增加，重力做负功，克服重力做功，故A错误；
B.足球由运动到的过程中，重力做功，所以重力势能减小，故B正确；
C.足球由运动到的过程中，高度没变，重力做功为，故C错误；
D.分析重力势能的变化，只要找出高度的变化即可，与选不选参考平面没有关系，故D错误。
故选B。
11.【答案】解：以释放点所在水平面为参考平面，在第 末小球所处的高度为：
重力势能为：
，说明小球在参考平面的下方。
在第 末小球所处的高度为：
第 内重力做的功为：
由重力做功与重力势能改变的关系可知，小球的重力势能减少了 。
【解析】求出小球第末下降的高度，根据重力势能表达式求小球的重力势能；
求出小球在第内的位移，根据重力做功的表达式求重力做的功，再根据重力做功与重力势能变化的关系求重力势能的变化。
本题关键在于掌握重力势能的表达式，知道重力做功与重力势能变化的关系，同时注意明确重力势能为标量，其正负不表示方向。
12.【答案】解：根据得：
小球由点运动到点的过程中，重力做功
根据知，重力势能减少。
选取初始平面为参考平面，小球在处的重力势能
【解析】功是能量转化的量度，有多种表现形式：重力做功是重力势能变化的量度。
根据求解重力做功，重力势能的减少量等于重力做的功。
重力势能具有相对性，选择不同的参考平面，重力势能的数值是不同的。
13.【答案】解：由匀变速直线运动的位移公式得：，代入数据解得：；
由几何关系得，运动员下滑的高度，。
答：运动员的加速度大小为；运动员重力做的功。
【解析】本题考查匀变速直线的位移公式、速度公式的应用、重力做功的计算等。由匀变速直线运动的位移公式得：，代入数据却可解得加速度；由几何关系得先求出运动员下滑的高度，重力做功只与竖直方向高度有关，与运动路径无关，代入公式即可
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