2024人教版高中物理必修第二册同步练习题--8.2重力势能（有解析）
文档属性
| 名称 | 2024人教版高中物理必修第二册同步练习题--8.2重力势能（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-10-17 11:01:53 | ||
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文档简介
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2024人教版高中物理必修第二册同步
第八章 机械能守恒定律
2 重力势能
基础过关练
题组一 重力做的功
1.(2023广东揭阳期末)如图所示,一物体从A点出发,分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出,最后分别到达同一水平面上的B、C、D三点。关于重力的做功情况,下列说法正确的是 ( )
A.沿AB面滑下时,重力做功最多
B.沿AC面滑下时,重力做功最多
C.沿AD抛物线运动时,重力做功最多
D.三种情况下运动时,重力做的功相等
2.(2023山东枣庄第二中学质量检测)如图所示,质量为50 kg的某同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的高度均为0.3 m,取重力加速度g=10 m/s2,则她每次仰卧起坐克服重力做的功W和相应的平均功率P约为 ( )
A.W=150 J,P=125 W
B.W=150 J,P=250 W
C.W=90 J,P=75 W
D.W=90 J,P=150 W
题组二 重力势能的理解与计算
3.(2023北京清华附中期中)关于重力势能的理解,下列说法正确的是 ( )
A.放在地面上的物体,它的重力势能一定等于0
B.重力势能可以为负值,说明重力势能是矢量
C.当重力对物体做正功时,物体的重力势能增加
D.重力势能是物体和地球共有的
4.(2023福建福州期中)如图所示,在高出地面H的A点将质量为m的小球竖直上抛,初速度为v0,上升一段距离h后落回地面。已知重力加速度为g,以地面为零势能面,下列说法中正确的是 ( )
A.小球在A点时,重力势能为mgh
B.整个运动过程中,重力势能增加mgH
C.整个运动过程中,重力势能减少mgH
D.整个运动过程中,重力做功为mgh
5.(2022江苏无锡天一中学期中)如图所示,ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道,A、P、B三点位于同一水平面上,C和D分别为两轨道的最低点,将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放,则 ( )
A.沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B.两小球到达C点和D点时,重力做功相等
C.两小球到达C点和D点时,重力势能相等
D.两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时,重力势能相等
6.(2023山东威海月考)一条可爱的毛毛虫外出觅食,缓慢经过一截面边长为L的等边三角形山丘,如图所示,已知其身长为3L,总质量为m,其头部刚到达最高点。假设毛毛虫能一直贴着山丘前行,则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端的过程中,毛毛虫的重力势能的变化量为(已知重力加速度为g) ( )
A.mgL B.mgL C.mgL D.mgL
7.(2023湖北宜昌期中)如图所示为发球机将一网球水平射出后的轨迹,其中A为出射点,网球从A到B、B到C所用时间相等,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶3
B.网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶2
C.网球在A处的重力势能是其在B处的重力势能的倍
D.网球在B处时重力的功率是其在C处时重力功率的倍
题组三 弹性势能的理解与计算
8.(2022江苏盐城伍佑中学期中)如图所示的几个运动过程中,物体的弹性势能增加的是 ( )
A.如图甲,撑竿跳高的运动员上升过程中,竿的弹性势能
B.如图乙,人拉长弹簧过程中,弹簧的弹性势能
C.如图丙,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能
D.如图丁,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能
9.(2022江苏南京田家炳中学期中)如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中 ( )
A.重力做正功,弹力不做功
B.重力做正功,弹力做负功,弹性势能增加
C.若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧,重力做正功,弹力不做功
D.若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧,重力做功不变,弹力不做功
10.(2023江苏盐城阜宁中学月考)一根弹簧的弹力F与伸长量x的关系图线如图所示,那么弹簧的伸长量由4 cm变到8 cm的过程中,弹力做的功和弹性势能的变化量分别为 ( )
A.1.8 J,-1.8 J B.-1.8 J,1.8 J
C.3.6 J,-3.6 J D.-3.6 J,3.6 J
答案与分层梯度式解析
第八章 机械能守恒定律
2 重力势能
基础过关练
1.D 2.C 3.D 4.C 5.D 6.B
7.AD 8.B 9.BC 10.B
1.D 由于重力做功只与重力和初、末位置的高度差有关,与路径无关,故三种情况下重力做的功相等,均为WG=mgh,选D。
2.C 该同学每次仰卧起坐上半身重心上升的高度均为h=0.3 m,则她克服重力做的功为W=mgh=90 J;每次仰卧起坐所用的时间为t= s=1.2 s,则相应的平均功率为P==75 W,选C。
3.D 重力势能的大小和零势能面的选取有关,放在地面上的物体,其重力势能不一定等于零,A错误;重力势能是标量,其正负表示物体在零势能面的上方或下方,重力势能为负值,说明此时物体在零势能面下方,B错误;当重力对物体做正功时,物体的重力势能减少,C错误;重力势能是物体和地球共有的能量,D正确。
4.C 小球在A点时,重力势能EpA=mgH;由于以地面为零势能面,小球落在地面上时重力势能为0,所以整个运动过程中重力势能减少了mgH,A、B错误,C正确;整个运动过程中,重力做功为WG=mgH,D错误。
5.D 重力势能具有相对性,如果A、P、B三点在零势能面下方,则两球在运动过程中的重力势能恒为负值,如果C点在零势能面上方,则两球在运动过程中的重力势能恒为正值,另外,重力做功跟路径无关,与物体初、末两点的高度差有关,A、C的高度差与B、D的高度差不相等,所以两小球到达C点和D点时,重力做功不相等,选项A、B错误;不管选哪一个水平面为零势能面,A点和B点相对于零势能面的高度均相等,所以两小球在A和B两处的重力势能相等,C、D不在同一水平面上,相对于零势能面的高度不相等,两小球到达C点和D点时,重力势能不相等,故选项C错误,D正确。
6.B 选山丘底端所在平面为零势能面,初状态毛毛虫的重力势能为Ep1=mg· sin 60°=mgL,毛毛虫头部越过山顶刚到达山丘底端时的重力势能为Ep2=mg· sin 60°=mgL,其重力势能的变化量为ΔEp=Ep2-Ep1=mgL-mgL=mgL,故选B。
方法技巧 分析重力势能变化的技巧
(1)重力势能具有相对性,但其变化量具有绝对性,因此,在判断重力势能的变化时不必考虑零势能面的位置。
(2)重力势能的变化只与重力做功有关,重力做负功,重力势能增大,反之则减小。重力势能的变化量总等于重力做功的负值。
7.AD 发射后网球做平抛运动,由题意可知,A为出射点,网球从A到B、B到C所用时间相等,可知hAB∶hBC=1∶3,故网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为WAB∶WBC=mghAB∶mghBC=1∶3,A正确,B错误;由于题目中未选取零势能面,故网球在A、B点的重力势能的数值关系不能确定,C错误;网球在B点的竖直分速度为vBy=gt,在C点的竖直分速度为vCy=2gt,故网球在B点时重力的功率与其在C点时重力的功率之比为PB∶PC=mgvBy∶mgvCy=1∶2,D正确。
8.B 撑竿跳高的运动员上升过程中,竿的弹力对运动员做正功,所以竿的弹性势能减小,故A不符合题意;人拉长弹簧过程中,弹簧的形变量增大,弹力做负功,弹性势能增加,所以B符合题意;模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹力对飞机做正功,弹性势能减小,故C不符合题意;小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的形变量减小,弹力做正功,所以弹性势能减小,故D不符合题意。
9.BC 用弹簧连接重物向下摆动时,弹簧要伸长,重物的运动轨迹不是圆弧,弹力做负功,弹簧的弹性势能增加,重力做正功,A错,B对。用不可伸长的细绳连接重物向下摆动时,重力做正功,且做功变少,弹力不做功,C对,D错。
10.B F-x图线与x轴所围的面积表示弹力做功的大小,故弹簧伸长量由4 cm变到8 cm的过程中,弹簧的弹力做的功为W=-×(30+60)×0.04 J=-1.8 J;由弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系可得弹簧的弹性势能增加了1.8 J,选B。
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第八章 机械能守恒定律
2 重力势能
基础过关练
题组一 重力做的功
1.(2023广东揭阳期末)如图所示,一物体从A点出发,分别沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上抛出,最后分别到达同一水平面上的B、C、D三点。关于重力的做功情况,下列说法正确的是 ( )
A.沿AB面滑下时,重力做功最多
B.沿AC面滑下时,重力做功最多
C.沿AD抛物线运动时,重力做功最多
D.三种情况下运动时,重力做的功相等
2.(2023山东枣庄第二中学质量检测)如图所示,质量为50 kg的某同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的高度均为0.3 m,取重力加速度g=10 m/s2,则她每次仰卧起坐克服重力做的功W和相应的平均功率P约为 ( )
A.W=150 J,P=125 W
B.W=150 J,P=250 W
C.W=90 J,P=75 W
D.W=90 J,P=150 W
题组二 重力势能的理解与计算
3.(2023北京清华附中期中)关于重力势能的理解,下列说法正确的是 ( )
A.放在地面上的物体,它的重力势能一定等于0
B.重力势能可以为负值,说明重力势能是矢量
C.当重力对物体做正功时,物体的重力势能增加
D.重力势能是物体和地球共有的
4.(2023福建福州期中)如图所示,在高出地面H的A点将质量为m的小球竖直上抛,初速度为v0,上升一段距离h后落回地面。已知重力加速度为g,以地面为零势能面,下列说法中正确的是 ( )
A.小球在A点时,重力势能为mgh
B.整个运动过程中,重力势能增加mgH
C.整个运动过程中,重力势能减少mgH
D.整个运动过程中,重力做功为mgh
5.(2022江苏无锡天一中学期中)如图所示,ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道,A、P、B三点位于同一水平面上,C和D分别为两轨道的最低点,将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放,则 ( )
A.沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B.两小球到达C点和D点时,重力做功相等
C.两小球到达C点和D点时,重力势能相等
D.两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时,重力势能相等
6.(2023山东威海月考)一条可爱的毛毛虫外出觅食,缓慢经过一截面边长为L的等边三角形山丘,如图所示,已知其身长为3L,总质量为m,其头部刚到达最高点。假设毛毛虫能一直贴着山丘前行,则从其头部刚到山顶到头部刚到山丘底端的过程中,毛毛虫的重力势能的变化量为(已知重力加速度为g) ( )
A.mgL B.mgL C.mgL D.mgL
7.(2023湖北宜昌期中)如图所示为发球机将一网球水平射出后的轨迹,其中A为出射点,网球从A到B、B到C所用时间相等,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶3
B.网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为1∶2
C.网球在A处的重力势能是其在B处的重力势能的倍
D.网球在B处时重力的功率是其在C处时重力功率的倍
题组三 弹性势能的理解与计算
8.(2022江苏盐城伍佑中学期中)如图所示的几个运动过程中,物体的弹性势能增加的是 ( )
A.如图甲,撑竿跳高的运动员上升过程中,竿的弹性势能
B.如图乙,人拉长弹簧过程中,弹簧的弹性势能
C.如图丙,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能
D.如图丁,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能
9.(2022江苏南京田家炳中学期中)如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中 ( )
A.重力做正功,弹力不做功
B.重力做正功,弹力做负功,弹性势能增加
C.若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧,重力做正功,弹力不做功
D.若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧,重力做功不变,弹力不做功
10.(2023江苏盐城阜宁中学月考)一根弹簧的弹力F与伸长量x的关系图线如图所示,那么弹簧的伸长量由4 cm变到8 cm的过程中,弹力做的功和弹性势能的变化量分别为 ( )
A.1.8 J,-1.8 J B.-1.8 J,1.8 J
C.3.6 J,-3.6 J D.-3.6 J,3.6 J
答案与分层梯度式解析
第八章 机械能守恒定律
2 重力势能
基础过关练
1.D 2.C 3.D 4.C 5.D 6.B
7.AD 8.B 9.BC 10.B
1.D 由于重力做功只与重力和初、末位置的高度差有关,与路径无关,故三种情况下重力做的功相等,均为WG=mgh,选D。
2.C 该同学每次仰卧起坐上半身重心上升的高度均为h=0.3 m,则她克服重力做的功为W=mgh=90 J;每次仰卧起坐所用的时间为t= s=1.2 s,则相应的平均功率为P==75 W,选C。
3.D 重力势能的大小和零势能面的选取有关,放在地面上的物体,其重力势能不一定等于零,A错误;重力势能是标量,其正负表示物体在零势能面的上方或下方,重力势能为负值,说明此时物体在零势能面下方,B错误;当重力对物体做正功时,物体的重力势能减少,C错误;重力势能是物体和地球共有的能量,D正确。
4.C 小球在A点时,重力势能EpA=mgH;由于以地面为零势能面,小球落在地面上时重力势能为0,所以整个运动过程中重力势能减少了mgH,A、B错误,C正确;整个运动过程中,重力做功为WG=mgH,D错误。
5.D 重力势能具有相对性,如果A、P、B三点在零势能面下方,则两球在运动过程中的重力势能恒为负值,如果C点在零势能面上方,则两球在运动过程中的重力势能恒为正值,另外,重力做功跟路径无关,与物体初、末两点的高度差有关,A、C的高度差与B、D的高度差不相等,所以两小球到达C点和D点时,重力做功不相等,选项A、B错误;不管选哪一个水平面为零势能面,A点和B点相对于零势能面的高度均相等,所以两小球在A和B两处的重力势能相等,C、D不在同一水平面上,相对于零势能面的高度不相等,两小球到达C点和D点时,重力势能不相等,故选项C错误,D正确。
6.B 选山丘底端所在平面为零势能面,初状态毛毛虫的重力势能为Ep1=mg· sin 60°=mgL,毛毛虫头部越过山顶刚到达山丘底端时的重力势能为Ep2=mg· sin 60°=mgL,其重力势能的变化量为ΔEp=Ep2-Ep1=mgL-mgL=mgL,故选B。
方法技巧 分析重力势能变化的技巧
(1)重力势能具有相对性,但其变化量具有绝对性,因此,在判断重力势能的变化时不必考虑零势能面的位置。
(2)重力势能的变化只与重力做功有关,重力做负功,重力势能增大,反之则减小。重力势能的变化量总等于重力做功的负值。
7.AD 发射后网球做平抛运动,由题意可知,A为出射点,网球从A到B、B到C所用时间相等,可知hAB∶hBC=1∶3,故网球从A到B、B到C过程中重力做功之比为WAB∶WBC=mghAB∶mghBC=1∶3,A正确,B错误;由于题目中未选取零势能面,故网球在A、B点的重力势能的数值关系不能确定,C错误;网球在B点的竖直分速度为vBy=gt,在C点的竖直分速度为vCy=2gt,故网球在B点时重力的功率与其在C点时重力的功率之比为PB∶PC=mgvBy∶mgvCy=1∶2,D正确。
8.B 撑竿跳高的运动员上升过程中,竿的弹力对运动员做正功,所以竿的弹性势能减小,故A不符合题意;人拉长弹簧过程中,弹簧的形变量增大,弹力做负功,弹性势能增加,所以B符合题意;模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹力对飞机做正功,弹性势能减小,故C不符合题意;小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的形变量减小,弹力做正功,所以弹性势能减小,故D不符合题意。
9.BC 用弹簧连接重物向下摆动时,弹簧要伸长,重物的运动轨迹不是圆弧,弹力做负功,弹簧的弹性势能增加,重力做正功,A错,B对。用不可伸长的细绳连接重物向下摆动时,重力做正功,且做功变少,弹力不做功,C对,D错。
10.B F-x图线与x轴所围的面积表示弹力做功的大小,故弹簧伸长量由4 cm变到8 cm的过程中,弹簧的弹力做的功为W=-×(30+60)×0.04 J=-1.8 J;由弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系可得弹簧的弹性势能增加了1.8 J,选B。
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