2022-2023学年第二学期高一物理人教版（2019）8.2 重力势能 课时作业(含解析)
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年第二学期高一物理人教版（2019）8.2 重力势能 课时作业(含解析) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 517.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-14 21:43:23 | ||
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文档简介
8.2 重力势能
一、单选题
1．下列物理量中属于矢量的是（ ）
A．向心加速度 B．动能 C．功率 D．重力势能
2．如图所示，桌面离地高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面为零势能的参考平面，则小球在图示位置处的重力势能是（ ）
A．mgh B．mgH C．mg（H+h） D．mg（H-h）
3．关于物体做功，下列说法正确的是（ ）
A．力对物体做功少的其功率一定小
B．重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
C．起重机将物体匀速向上吊起一段距离，重力做负功，合力做功为零
D．只要物体受力的同时有位移发生，该力就一定对物体做功
4．如图所示，让质量相同的物体沿高度相同，倾角不同的斜面从顶端运动到底端，下列说法正确的是
A．甲图中重力做的功最多 B．乙图中重力做的功最多
C．丙图中重力做的功最多 D．重力做的功一样多
5．关于势能的下列说法正确的是（ ）
A．放在地面上的物体所具有的重力势能一定等于零
B．将质量为m的物体匀速举高h，重力势能增加mgh
C．发生形变的物体，一定都具有弹性势能
D．弹簧在拉伸时弹性势能不可能等于压缩时的弹性势能
6．跳水运动员从10 m高的跳台上跳下，在运动员下落的过程中（ ）
A．运动员的动能增加，重力势能增加 B．运动员的动能减少，重力势能减少
C．运动员的动能减少，重力势能增加 D．运动员的动能增加，重力势能减少
7．质量为m的物体在空中由静止下落，由于空气阻力，运动的加速度是0.9g，物体下落高度为h，以下说法正确的是：（ ）
A．重力势能减小了0.9mgh
B．重力势能减小了0.1mgh
C．动能增大了0.9mgh
D．动能增大了0.1mgh
8．两只不同的弹簧测力计A、B，劲度系数分别是k1、k2，（k1>k2），现用相同的力F拉弹簧，若弹簧的弹性势能为，则下列说法正确的是（ ）
A．A的弹性势能大
B．B的弹性势能大
C．A、B弹性势能相等
D．无法判断
二、多选题
9．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
10．质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（ ）
A．重力对物体做功
B．重力对物体做功
C．物体克服阻力做功
D．物体克服阻力做功
11．如图甲为高层建筑配备的救生缓降器材，发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，通过缓降绳索安全落地。某学校进行火灾逃生演练，一质量为60kg的同学（可视为质点）利用缓降器材逃生，图乙为该同学整个运动过程的v—t图像，以竖直向下为正方向。不计空气阻力，重力加速度大小为g = 10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．模拟发生火灾处离地面的高度为13.5m
B．0 ~ 2s内，安全带对该同学的拉力大小为690N
C．在整个运动过程中，该同学所受重力做的功为810J
D．t = 5s时，该同学所受重力的瞬时功率为1200W
12．蹦床运动受到越来越多人的喜爱，这一运动可从物理学视角对其运动特点进行分析。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员下落到刚接触蹦床时，速度最大
B．在下落过程中，重力对运动员做的功等于其重力势能的减小量
C．从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员的加速度先减小后增大
D．运动员离开蹦床向上运动至最高点时，运动员的速度为零，所受合力为零
三、解答题
13．一个小球在真空中自由下落，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落，它们下落的高度相同，这两种情况下重力做的功相等吗？为什么？
14．质量为5 kg的钢球，从离地15 m高处自由下落1 s，其重力势能的变化量为多大？(g取10 m/s2，取地面为参考平面)
15．如图所示，在劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下挂一个质量为m=1kg的物块，现用手托着物块从弹簧原长处以加速度a=0.5g向下匀加速运动，当物块脱离手时，撤掉手。已知空气阻力可忽略不计，运动全程未超过弹簧的弹性限度，弹性势能表达式，且g取10m/s2，求：
（1）物块脱离手时其速度大小；
（2）物块向下运动的最大速度。
试卷第4页，共4页
试卷第1页，共4页
参考答案：
1．A
【详解】加速度为矢量，而动能、功率、重力势能均为标量，故选A。
2．B
【详解】设桌面为零势能的参考平面，则小球在图示位置处高度是H，根据重力势能的定义式可知，小球在图示位置处的重力势能是
故B正确，ACD错误。
故选B。
3．C
【详解】A．据功率的定义式可知，力对物体做功少，其功率不一定小，还跟所用时间有关，A错误；
B．重力对物体不做功，物体的重力势能不变，但不一定为零，跟所选参考平面有关，B错误；
C．起重机将物体匀速向上吊起一段距离，重力做负功，合力做功为零，C正确；
D．一个力是否有做功，除了跟力、位移有关，还跟夹角有关，如果力与位移夹角90°，该力就不做功，D错误。
故选C。
4．D
【详解】据此可知，重力做功与路径无关，只取决于斜面的高度．故重力做的功一样多。
故选D。
5．B
【详解】A．由于不一定以地面为参考平面，故地面上的物体重力势能不一定为零，故A错误；
B．将质量为m的物体匀速举高h，克服重力做功mgh，则物体的重力势能增加mgh，B正确；
C．发生弹性形变的物体一定都具有弹性势能；发生形变的物体，若是非弹性形变，则不一定具有弹性势能，C错误。
D．弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，在拉伸长度与压缩长度相同时，它的弹性势能相同，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】试题分析：本题比较简单，只要弄清运动员下落过程中速度变化，以及重力做功情况即可正确解答本题．
解：运动员下落过程中，重力做正功，重力势能减小，运动员速度越来越大，因此动能增加，故ABC错误，D正确．
故选D．
7．C
【详解】AB．重力对物体所做的功等于物体重力势能的减少量，重力对物体做多少功，则物体重力势能的减少多少，由题重力做功为mgh，则的重力势能减少mgh，故AB错误；
CD．物体的合力做正功为
W=mah=0.9mgh
则物体的动能增加为0.9mgh，故C正确，D错误。
故选C。
【点睛】本题关键要掌握重力势能变化是由重力做功引起，而动能变化是由合力做功导致，除重力以外力做功使机械能变化。
8．B
【详解】由于拉力相同
弹簧的弹性势能
联立可得
因为k1>k2，故B的弹性势能大，B正确。
故选B。
9．BC
【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．
10．BC
【详解】AB．根据功的定义，物体重力做功为
故A错误，B正确；
CD．物体加速度为
由牛顿第二定律有
求得阻力为
则物体克服阻力做功为
故C正确，D错误。
故选BC。
11．AD
【详解】A．v—t图像的图线与坐标轴所围成的面积表示位移大小，则
A正确；
B．0 ~ 2s内，由牛顿第二定律有
mg - T = ma，a = 1.5m/s2
解得安全带对该同学的拉力大小为
T = 510N
B错误；
C．在整个运动过程中，该同学所受重力做的功为
W = mgh = 8100J
C错误；
D．t = 5s时
a′ = - 1m/s2，v = 3 + a′t′，t′ = 1s
有
v = 2m/s
则该同学所受重力的瞬时功率为
mgv = 1200W
D正确。
故选AD。
12．BC
【详解】A．运动员接触蹦床前做自由落体运动，从接触蹦床到最低点过程，蹦床形变量逐渐变大，运动员受到的弹力逐渐增加，弹力先小于重力，再等于重力，后大于重力，故合力方向先向下后向上，运动员先加速后减速，当弹力与重力平衡时，速度最大，故A错误；
B．由知在下落过程中，重力对运动员所做的功等于其重力势能的减小量，故B正确；
C．从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员受到的弹力逐渐增加，合力先向下减小后反向增加，故运动员的加速度先减小后增大，故C正确；
D．运动员离开蹦床向上运动至最高点时，运动员在最高点时速度为零，不计空气阻力，运动员只受到重力作用，运动员所受合力不为零，故D错误；
故选BC。
13．相等，重力的功W=mgh，m相同，h相同，所以重力做的功相等
【详解】相等，重力的功W=mgh，m相同，h相同，所以重力做的功相等。
14．250J
【详解】根据得：，
重力做的功，所以重力势能减少的数值为250J．
15．（1）；（2）
【详解】（1）物体脱离手时，弹簧伸长量为x，根据牛顿第二定律
代入数据得
由运动学公式
联立解得
（2）设物体向下运动速度最大时弹簧伸长量为x1，对物体从匀加速到有最大速度的过程应用动能定理，有
又
=
速度达到最大时，加速度为零，此时弹簧弹力等于重力
联立解得物体运动的最大速度
答案第4页，共5页
答案第3页，共5页
一、单选题
1．下列物理量中属于矢量的是（ ）
A．向心加速度 B．动能 C．功率 D．重力势能
2．如图所示，桌面离地高为h，质量为m的小球从离桌面高为H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面为零势能的参考平面，则小球在图示位置处的重力势能是（ ）
A．mgh B．mgH C．mg（H+h） D．mg（H-h）
3．关于物体做功，下列说法正确的是（ ）
A．力对物体做功少的其功率一定小
B．重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
C．起重机将物体匀速向上吊起一段距离，重力做负功，合力做功为零
D．只要物体受力的同时有位移发生，该力就一定对物体做功
4．如图所示，让质量相同的物体沿高度相同，倾角不同的斜面从顶端运动到底端，下列说法正确的是
A．甲图中重力做的功最多 B．乙图中重力做的功最多
C．丙图中重力做的功最多 D．重力做的功一样多
5．关于势能的下列说法正确的是（ ）
A．放在地面上的物体所具有的重力势能一定等于零
B．将质量为m的物体匀速举高h，重力势能增加mgh
C．发生形变的物体，一定都具有弹性势能
D．弹簧在拉伸时弹性势能不可能等于压缩时的弹性势能
6．跳水运动员从10 m高的跳台上跳下，在运动员下落的过程中（ ）
A．运动员的动能增加，重力势能增加 B．运动员的动能减少，重力势能减少
C．运动员的动能减少，重力势能增加 D．运动员的动能增加，重力势能减少
7．质量为m的物体在空中由静止下落，由于空气阻力，运动的加速度是0.9g，物体下落高度为h，以下说法正确的是：（ ）
A．重力势能减小了0.9mgh
B．重力势能减小了0.1mgh
C．动能增大了0.9mgh
D．动能增大了0.1mgh
8．两只不同的弹簧测力计A、B，劲度系数分别是k1、k2，（k1>k2），现用相同的力F拉弹簧，若弹簧的弹性势能为，则下列说法正确的是（ ）
A．A的弹性势能大
B．B的弹性势能大
C．A、B弹性势能相等
D．无法判断
二、多选题
9．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
10．质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（ ）
A．重力对物体做功
B．重力对物体做功
C．物体克服阻力做功
D．物体克服阻力做功
11．如图甲为高层建筑配备的救生缓降器材，发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，通过缓降绳索安全落地。某学校进行火灾逃生演练，一质量为60kg的同学（可视为质点）利用缓降器材逃生，图乙为该同学整个运动过程的v—t图像，以竖直向下为正方向。不计空气阻力，重力加速度大小为g = 10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．模拟发生火灾处离地面的高度为13.5m
B．0 ~ 2s内，安全带对该同学的拉力大小为690N
C．在整个运动过程中，该同学所受重力做的功为810J
D．t = 5s时，该同学所受重力的瞬时功率为1200W
12．蹦床运动受到越来越多人的喜爱，这一运动可从物理学视角对其运动特点进行分析。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员下落到刚接触蹦床时，速度最大
B．在下落过程中，重力对运动员做的功等于其重力势能的减小量
C．从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员的加速度先减小后增大
D．运动员离开蹦床向上运动至最高点时，运动员的速度为零，所受合力为零
三、解答题
13．一个小球在真空中自由下落，另一个同样的小球在黏性较大的液体中由静止开始下落，它们下落的高度相同，这两种情况下重力做的功相等吗？为什么？
14．质量为5 kg的钢球，从离地15 m高处自由下落1 s，其重力势能的变化量为多大？(g取10 m/s2，取地面为参考平面)
15．如图所示，在劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下挂一个质量为m=1kg的物块，现用手托着物块从弹簧原长处以加速度a=0.5g向下匀加速运动，当物块脱离手时，撤掉手。已知空气阻力可忽略不计，运动全程未超过弹簧的弹性限度，弹性势能表达式，且g取10m/s2，求：
（1）物块脱离手时其速度大小；
（2）物块向下运动的最大速度。
试卷第4页，共4页
试卷第1页，共4页
参考答案：
1．A
【详解】加速度为矢量，而动能、功率、重力势能均为标量，故选A。
2．B
【详解】设桌面为零势能的参考平面，则小球在图示位置处高度是H，根据重力势能的定义式可知，小球在图示位置处的重力势能是
故B正确，ACD错误。
故选B。
3．C
【详解】A．据功率的定义式可知，力对物体做功少，其功率不一定小，还跟所用时间有关，A错误；
B．重力对物体不做功，物体的重力势能不变，但不一定为零，跟所选参考平面有关，B错误；
C．起重机将物体匀速向上吊起一段距离，重力做负功，合力做功为零，C正确；
D．一个力是否有做功，除了跟力、位移有关，还跟夹角有关，如果力与位移夹角90°，该力就不做功，D错误。
故选C。
4．D
【详解】据此可知，重力做功与路径无关，只取决于斜面的高度．故重力做的功一样多。
故选D。
5．B
【详解】A．由于不一定以地面为参考平面，故地面上的物体重力势能不一定为零，故A错误；
B．将质量为m的物体匀速举高h，克服重力做功mgh，则物体的重力势能增加mgh，B正确；
C．发生弹性形变的物体一定都具有弹性势能；发生形变的物体，若是非弹性形变，则不一定具有弹性势能，C错误。
D．弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，在拉伸长度与压缩长度相同时，它的弹性势能相同，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】试题分析：本题比较简单，只要弄清运动员下落过程中速度变化，以及重力做功情况即可正确解答本题．
解：运动员下落过程中，重力做正功，重力势能减小，运动员速度越来越大，因此动能增加，故ABC错误，D正确．
故选D．
7．C
【详解】AB．重力对物体所做的功等于物体重力势能的减少量，重力对物体做多少功，则物体重力势能的减少多少，由题重力做功为mgh，则的重力势能减少mgh，故AB错误；
CD．物体的合力做正功为
W=mah=0.9mgh
则物体的动能增加为0.9mgh，故C正确，D错误。
故选C。
【点睛】本题关键要掌握重力势能变化是由重力做功引起，而动能变化是由合力做功导致，除重力以外力做功使机械能变化。
8．B
【详解】由于拉力相同
弹簧的弹性势能
联立可得
因为k1>k2，故B的弹性势能大，B正确。
故选B。
9．BC
【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．
10．BC
【详解】AB．根据功的定义，物体重力做功为
故A错误，B正确；
CD．物体加速度为
由牛顿第二定律有
求得阻力为
则物体克服阻力做功为
故C正确，D错误。
故选BC。
11．AD
【详解】A．v—t图像的图线与坐标轴所围成的面积表示位移大小，则
A正确；
B．0 ~ 2s内，由牛顿第二定律有
mg - T = ma，a = 1.5m/s2
解得安全带对该同学的拉力大小为
T = 510N
B错误；
C．在整个运动过程中，该同学所受重力做的功为
W = mgh = 8100J
C错误；
D．t = 5s时
a′ = - 1m/s2，v = 3 + a′t′，t′ = 1s
有
v = 2m/s
则该同学所受重力的瞬时功率为
mgv = 1200W
D正确。
故选AD。
12．BC
【详解】A．运动员接触蹦床前做自由落体运动，从接触蹦床到最低点过程，蹦床形变量逐渐变大，运动员受到的弹力逐渐增加，弹力先小于重力，再等于重力，后大于重力，故合力方向先向下后向上，运动员先加速后减速，当弹力与重力平衡时，速度最大，故A错误；
B．由知在下落过程中，重力对运动员所做的功等于其重力势能的减小量，故B正确；
C．从刚接触蹦床到运动至最低点的过程中，运动员受到的弹力逐渐增加，合力先向下减小后反向增加，故运动员的加速度先减小后增大，故C正确；
D．运动员离开蹦床向上运动至最高点时，运动员在最高点时速度为零，不计空气阻力，运动员只受到重力作用，运动员所受合力不为零，故D错误；
故选BC。
13．相等，重力的功W=mgh，m相同，h相同，所以重力做的功相等
【详解】相等，重力的功W=mgh，m相同，h相同，所以重力做的功相等。
14．250J
【详解】根据得：，
重力做的功，所以重力势能减少的数值为250J．
15．（1）；（2）
【详解】（1）物体脱离手时，弹簧伸长量为x，根据牛顿第二定律
代入数据得
由运动学公式
联立解得
（2）设物体向下运动速度最大时弹簧伸长量为x1，对物体从匀加速到有最大速度的过程应用动能定理，有
又
=
速度达到最大时，加速度为零，此时弹簧弹力等于重力
联立解得物体运动的最大速度
答案第4页，共5页
答案第3页，共5页