重力势能 专项练 2025年高考物理一轮复习备考
文档属性
| 名称 | 重力势能 专项练 2025年高考物理一轮复习备考 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 659.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-11 16:17:00 | ||
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文档简介
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重力势能 专项练
2025年高考物理一轮复习备考
一、单选题
1．如图，甲、乙、丙中有三个高度相同的滑梯。小明分别沿三个滑梯从顶端滑到底端的过程中，以下关于重力对小明做功的说法，正确的是（ ）
A．甲中重力做的功最少
B．乙中重力做的功最少
C．丙中重力做的功最少
D．甲、乙、丙中重力做的功一样多
2．质量为1kg的小物体做自由落体运动，历时4s落地。重力加速度取，不计空气阻力，下列说法错误的是（ ）
A．落地时，重力的功率为400W
B．前2s和后2s重力做功之比为
C．第4s内重力做功的平均功率为35W
D．整个下落过程中，重力做功的平均功率为200W
3．图为特种兵训练项目示意图，一根绳的两端分别固定在两座山的A、B处，A、B两点水平距离为20m，竖直距离为3m，A、B间绳长为25m。质量为60kg的士兵抓住套在绳子上的光滑圆环从高处A滑到低处B。以A点所在水平面为零重力势能参考平面，不计空气阻力，m/s2。士兵在滑行过程中重力势能的最小值约为（绳子处于拉直状态且形变量很小可忽略）（）
A．-4200J B．-3600J C．-5400J D．-1800J
4．质量为的小物块，从离桌面高处由静止下落，桌面离地面高为，如图所示。如果以桌面为参考平面，那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
5．暑假期间李华去爬山，该山高h，已知李华质量为m，上山用时t1，下山用时t2，重力加速度为g。下列叙述正确的是（ ）
A．上山过程李华克服重力做功，其重力势能减小
B．重力做功的多少与李华爬山的路径有关
C．从山顶至山底的过程，重力对李华做功的功率为
D．上山过程中，由于未选定参考平面，故无法判断李华重力势能的变化
6．弹簧在生活中有着广泛的应用。很多缓冲装置就是利用弹簧的弹力作用来实现的。如图所示，某缓冲装置可抽象成由原长相等、劲度系数不同的两轻质弹簧串联而成的简单模型，在弹性限度内，垫片向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A．两弹簧产生的弹力保持相等
B．垫片受到弹簧弹力等于两弹簧的弹力之和
C．两弹簧的长度保持相等
D．两弹簧产生的弹性势能相等
7．生活中常说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”，通常认为劲度系数k越小，弹簧越“软”。已知弹簧a、b的弹力F与弹簧的伸长量x的关系图线分别如图中的两条直线所示，已知弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧a、b的劲度系数之比为2：5
B．弹簧a、b相比较，弹簧a是“软”弹簧
C．若用弹簧a、b来制造缓冲装置，则弹簧a比弹簧b的缓冲效果好一些
D．当弹簧a、b的弹力均为图中的F0时，弹簧a、b的弹性势能之比为2：5
8．如图所示，水平轻弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接一可视为质点的物块，该物块置于光滑水平面上。弹簧无弹力时，其右端位于O点。现对该物块施力使弹簧右端压缩到P点，然后将该物块由静止释放。已知Q点为PO中点，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，该物块向右运动过程中，在PQ段，弹簧对该物块做功W1，在QO段，弹簧对该物块做功W2。则为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
二、多选题
9．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A．重力势能的变化只跟物体所处的初、末位置有关，与物体实际经过的路径无关
B．物体与参考平面的距离越大，它的重力势能也越大
C．重力势能的变化量与参考平面的选取无关
D．一个物体的重力势能从－10 J变化到4 J，重力势能减少了
10．如图所示，质量均匀分布且的长方体物体放在水平面上，规定水平面为零势能面，长方体的长为、宽为、高为，重力加速度g取。则下列说法正确的是（ ）。
A．物体的重力势能为
B．物体向右翻转，物体的重力势能增加
C．物体向外翻转，物体的重力势能减少
D．物体向外翻转，物体的重力势能减少
11．某游客领着孩子在贵港市龙潭森林公园游玩时，孩子不小心将手中质量为m的玩具皮球掉落，皮球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。重力加速度大小为g。在皮球从A点运动到B点的过程中（ ）
A．皮球所受重力做的功为
B．皮球所受重力做的功为
C．皮球的重力势能减少
D．皮球的重力势能减少
12．关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．物体重力势能的大小只由物体本身决定
B．若重力做负功，则物体的重力势能减小
C．在地面上的物体，它具有的重力势能可能大于零
D．物体在a、b两点的重力势能分别为和，则
三、解答题
13．三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后，可以竖直升降，大大缩短船只过坝的时间。升船机的核心部件承船厢内长、宽、深，自重，容积相当于4个奥运会标准游泳池，采用全平衡钢丝绳卷扬方式提升。升船机运行时，卷扬机拉动载着水和船的承船厢缓缓上升，承船厢的最大升程（被提升的高度）为。，求：
(1)承船厢装满水时水对箱底的压强；
(2)一艘排水量的轮船满载时驶入装满水的承船厢，求轮船排开水的体积；
(3)轮船满载时驶入装满水的承船厢后，卷扬机拉动载着水和船的承船厢提升高度为，求卷扬机做功的效率．（不计摩擦）
14．现有一质量为的小球，将其从离地处静止释放。测得小球经3s后落地，每1秒时间内下落的距离分别为、、、取地面为零势能参考平面：。求：
（1）前2秒内小球重力势能的变化量；
（2）整个下落过程中小球所受重力做功的平均功率。
15．（1）如图所示的双体交通船，其引擎有效的最大输出功率为，以此功率能使船以的最大速率行驶，此时船所受阻力为多少？
（2）若背负的重装，由我国的台湾省塔塔加登山口攀登到玉山顶，约需要一天的时间，此过程使这些装备增加的重力势能为多少？相等的能量如果用在功率的冷气机，可使用多少时间？（塔塔加登山口海拔高度2600米，玉山顶海拔高度3952米，）。
参考答案：
1．D
三种情况下下落的高度相同，根据重力做功可知，小明在三个滑梯上下滑的过程中，重力做功相等，故D正确，ABC错误。
2．C
A．落地时，物体的速度为
落地时，重力的功率为
故A正确；
B．前2s物体的下落的高度为
后2s物体的下落的高度为
重力做功为
前2s和后2s重力做功之比为
故B正确；
C．第4s内物体的下落的高度为
第4s内重力做功的平均功率为
故C错误；
D．4s内物体的下落的高度为
整个下落过程中，重力做功的平均功率为
故D正确。
3．C
设平衡时绳子与竖直方向夹角为，此时特种兵受的重力与两个拉力平衡，设左右绳长分别为，有
且
故
A、B两点竖直距离为3m，故
且
故
故以A点所在水平面为参考平面，特种兵在滑行过程中重力势能最小值约为
4．C
以桌面为参考平面，小物块落地时在桌面下方，所以小物块落地时的重力势能为
根据重力做功与重力势能变化的关系
可知整个过程中重力势能的变化为
5．C
A．上山过程李华克服重力做功，其重力势能增大，故A错误；
B．重力做功的多少与李华爬山的路径无关，与初末位置的高度差有关，故B错误；
C．从山顶至山底的过程，重力对李华做功的功率为
故C正确；
D．重力势能的变化与参考平面的选取无关，故D错误。
6．A
A．根据牛顿第三定律可知，弹簧间的相互作用力大小相等，故A正确；
B.垫片受到弹簧弹力等于一个弹簧产生的弹力大小，故B错误；
CD．垫片向右移动时，两弹簧的弹力大小相等、弹簧的劲度系数不同，根据胡克定律
可知两弹簧的压缩量不相等，而原长相同，所以两弹簧的长度不相等。弹簧k1的形变量为
弹簧k2的形变量为
弹簧k1的弹性势能
弹簧k2的弹性势能
由于两弹簧劲度系数不同，所以两弹簧产生的弹性势能不相等，故CD错误。
7．D
A．根据F = kx，由图像分析可得弹簧a、b的劲度系数之比为
A错误；
B．由可得，a、b相比较，弹簧a是“硬”弹簧，B错误；
C．劲度系数小的弹簧比劲度系数大的弹簧缓冲效果好些，故弹簧b比弹簧a的缓冲效果好一些，C错误；
D．F—x图线与横轴所围成的面积表示弹簧的弹性势能，当a、b弹簧的弹力均为F0时，弹簧a、b的弹性势能之比等于弹簧伸长量之比，由F = kx得
xa：xb = 2：5
D正确。
8．C
设弹簧的劲度系数为，则弹簧形变量为时，弹力大小为
假设，则在段，弹簧对该物块所做的功为
在段，弹簧对该物块所做的功
联立可得
9．AC
AC．重力势能的变化只跟物体所处的初、末位置有关，与物体实际经过的路径无关，且物体重力势能的大小与零势能参考面的选取有关，所以放在地面上的物体重力势能不一定为零，故AC正确；
B．若物体在零势能参考面的上方，则物体与参考平面的距离越大，它的重力势能越大；反之，若物体在零势能参考面的下方，则物体与参考平面的距离越大，它的重力势能越小，故B错误；
D．一个物体的重力势能从变化到4J，重力势能增加，故D错误。
10．AC
A．由图可知，物体的中心到零势能面的高度为
则物体的重力势能为
故A正确；
B．物体向右翻转，物体的中心到零势能面的高度为
则物体的重力势能为
物体的重力势能增加量为
故B错误；
CD．物体向外翻转，物体的中心到零势能面的高度为
则物体的重力势能为
物体的重力势能增加量为
该过程物体的重力势能减少，故C正确，D错误。
11．AC
AB．重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关，从A到B的高度差是H，所以皮球所受重力做的功为
故A正确，B错误；
CD．由重力势能和重力做功的关系可知，从A到B重力势能变化为
即皮球的重力势能减少，故C正确，D错误；
12．CD
A．由公式
Ep=mgh
可知重力势能的大小由物体的质量m、重力加速度g和相对参考平面的高度h 共同决定，故A错误；
B．若重力做负功，则物体的重力势能增加，故B错误；
C．选择地面以下某高度为参考平面，则在地面上的物体具有的重力势能大于零，故C正确；
D．重力势能是标量，故
故D 正确。
13．(1)50000Pa
(2)4000 m3
(3)25%
（1）承船厢装满水时水对箱底的压强为
Pa=50000Pa
（2）船漂浮在水面上，受到的浮力为
N＝4×107N
由阿基米德原理得，轮船排开水的体积
m3
（3）轮船满载时驶入装满水的承船厢后，承船厢中水的体积为
V=abc=120m×25m×5m=1.5×104m3
由
得水的质量为
m水= 1.5×107kg
由
G=mg= 1.5×108N
船进入承船厢后，根据阿基米德原理可知溢出水的重力为
水、承船厢、轮船的重力为
G总＝m承船厢+水g+G-＝(1000×103kg+1.5×107kg)×10N/kg＝1.6×108N
卷扬机做功的效率为
14．（1）-40J；（2）30W
（1）前2秒内小球重力势能的变化量
（2）整个下落过程中小球所受重力做功的平均功率
15．（1）；（2），
（1）当船以的最大速率行驶时，牵引力等于阻力，则有
又
可得船所受阻力为
（2）装备增加的重力势能为
相等的能量如果用在功率的冷气机，可使用的时间为
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重力势能 专项练
2025年高考物理一轮复习备考
一、单选题
1．如图，甲、乙、丙中有三个高度相同的滑梯。小明分别沿三个滑梯从顶端滑到底端的过程中，以下关于重力对小明做功的说法，正确的是（ ）
A．甲中重力做的功最少
B．乙中重力做的功最少
C．丙中重力做的功最少
D．甲、乙、丙中重力做的功一样多
2．质量为1kg的小物体做自由落体运动，历时4s落地。重力加速度取，不计空气阻力，下列说法错误的是（ ）
A．落地时，重力的功率为400W
B．前2s和后2s重力做功之比为
C．第4s内重力做功的平均功率为35W
D．整个下落过程中，重力做功的平均功率为200W
3．图为特种兵训练项目示意图，一根绳的两端分别固定在两座山的A、B处，A、B两点水平距离为20m，竖直距离为3m，A、B间绳长为25m。质量为60kg的士兵抓住套在绳子上的光滑圆环从高处A滑到低处B。以A点所在水平面为零重力势能参考平面，不计空气阻力，m/s2。士兵在滑行过程中重力势能的最小值约为（绳子处于拉直状态且形变量很小可忽略）（）
A．-4200J B．-3600J C．-5400J D．-1800J
4．质量为的小物块，从离桌面高处由静止下落，桌面离地面高为，如图所示。如果以桌面为参考平面，那么小物块落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
5．暑假期间李华去爬山，该山高h，已知李华质量为m，上山用时t1，下山用时t2，重力加速度为g。下列叙述正确的是（ ）
A．上山过程李华克服重力做功，其重力势能减小
B．重力做功的多少与李华爬山的路径有关
C．从山顶至山底的过程，重力对李华做功的功率为
D．上山过程中，由于未选定参考平面，故无法判断李华重力势能的变化
6．弹簧在生活中有着广泛的应用。很多缓冲装置就是利用弹簧的弹力作用来实现的。如图所示，某缓冲装置可抽象成由原长相等、劲度系数不同的两轻质弹簧串联而成的简单模型，在弹性限度内，垫片向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A．两弹簧产生的弹力保持相等
B．垫片受到弹簧弹力等于两弹簧的弹力之和
C．两弹簧的长度保持相等
D．两弹簧产生的弹性势能相等
7．生活中常说有的弹簧“硬”，有的弹簧“软”，通常认为劲度系数k越小，弹簧越“软”。已知弹簧a、b的弹力F与弹簧的伸长量x的关系图线分别如图中的两条直线所示，已知弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧a、b的劲度系数之比为2：5
B．弹簧a、b相比较，弹簧a是“软”弹簧
C．若用弹簧a、b来制造缓冲装置，则弹簧a比弹簧b的缓冲效果好一些
D．当弹簧a、b的弹力均为图中的F0时，弹簧a、b的弹性势能之比为2：5
8．如图所示，水平轻弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接一可视为质点的物块，该物块置于光滑水平面上。弹簧无弹力时，其右端位于O点。现对该物块施力使弹簧右端压缩到P点，然后将该物块由静止释放。已知Q点为PO中点，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，该物块向右运动过程中，在PQ段，弹簧对该物块做功W1，在QO段，弹簧对该物块做功W2。则为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
二、多选题
9．关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A．重力势能的变化只跟物体所处的初、末位置有关，与物体实际经过的路径无关
B．物体与参考平面的距离越大，它的重力势能也越大
C．重力势能的变化量与参考平面的选取无关
D．一个物体的重力势能从－10 J变化到4 J，重力势能减少了
10．如图所示，质量均匀分布且的长方体物体放在水平面上，规定水平面为零势能面，长方体的长为、宽为、高为，重力加速度g取。则下列说法正确的是（ ）。
A．物体的重力势能为
B．物体向右翻转，物体的重力势能增加
C．物体向外翻转，物体的重力势能减少
D．物体向外翻转，物体的重力势能减少
11．某游客领着孩子在贵港市龙潭森林公园游玩时，孩子不小心将手中质量为m的玩具皮球掉落，皮球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示。重力加速度大小为g。在皮球从A点运动到B点的过程中（ ）
A．皮球所受重力做的功为
B．皮球所受重力做的功为
C．皮球的重力势能减少
D．皮球的重力势能减少
12．关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．物体重力势能的大小只由物体本身决定
B．若重力做负功，则物体的重力势能减小
C．在地面上的物体，它具有的重力势能可能大于零
D．物体在a、b两点的重力势能分别为和，则
三、解答题
13．三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后，可以竖直升降，大大缩短船只过坝的时间。升船机的核心部件承船厢内长、宽、深，自重，容积相当于4个奥运会标准游泳池，采用全平衡钢丝绳卷扬方式提升。升船机运行时，卷扬机拉动载着水和船的承船厢缓缓上升，承船厢的最大升程（被提升的高度）为。，求：
(1)承船厢装满水时水对箱底的压强；
(2)一艘排水量的轮船满载时驶入装满水的承船厢，求轮船排开水的体积；
(3)轮船满载时驶入装满水的承船厢后，卷扬机拉动载着水和船的承船厢提升高度为，求卷扬机做功的效率．（不计摩擦）
14．现有一质量为的小球，将其从离地处静止释放。测得小球经3s后落地，每1秒时间内下落的距离分别为、、、取地面为零势能参考平面：。求：
（1）前2秒内小球重力势能的变化量；
（2）整个下落过程中小球所受重力做功的平均功率。
15．（1）如图所示的双体交通船，其引擎有效的最大输出功率为，以此功率能使船以的最大速率行驶，此时船所受阻力为多少？
（2）若背负的重装，由我国的台湾省塔塔加登山口攀登到玉山顶，约需要一天的时间，此过程使这些装备增加的重力势能为多少？相等的能量如果用在功率的冷气机，可使用多少时间？（塔塔加登山口海拔高度2600米，玉山顶海拔高度3952米，）。
参考答案：
1．D
三种情况下下落的高度相同，根据重力做功可知，小明在三个滑梯上下滑的过程中，重力做功相等，故D正确，ABC错误。
2．C
A．落地时，物体的速度为
落地时，重力的功率为
故A正确；
B．前2s物体的下落的高度为
后2s物体的下落的高度为
重力做功为
前2s和后2s重力做功之比为
故B正确；
C．第4s内物体的下落的高度为
第4s内重力做功的平均功率为
故C错误；
D．4s内物体的下落的高度为
整个下落过程中，重力做功的平均功率为
故D正确。
3．C
设平衡时绳子与竖直方向夹角为，此时特种兵受的重力与两个拉力平衡，设左右绳长分别为，有
且
故
A、B两点竖直距离为3m，故
且
故
故以A点所在水平面为参考平面，特种兵在滑行过程中重力势能最小值约为
4．C
以桌面为参考平面，小物块落地时在桌面下方，所以小物块落地时的重力势能为
根据重力做功与重力势能变化的关系
可知整个过程中重力势能的变化为
5．C
A．上山过程李华克服重力做功，其重力势能增大，故A错误；
B．重力做功的多少与李华爬山的路径无关，与初末位置的高度差有关，故B错误；
C．从山顶至山底的过程，重力对李华做功的功率为
故C正确；
D．重力势能的变化与参考平面的选取无关，故D错误。
6．A
A．根据牛顿第三定律可知，弹簧间的相互作用力大小相等，故A正确；
B.垫片受到弹簧弹力等于一个弹簧产生的弹力大小，故B错误；
CD．垫片向右移动时，两弹簧的弹力大小相等、弹簧的劲度系数不同，根据胡克定律
可知两弹簧的压缩量不相等，而原长相同，所以两弹簧的长度不相等。弹簧k1的形变量为
弹簧k2的形变量为
弹簧k1的弹性势能
弹簧k2的弹性势能
由于两弹簧劲度系数不同，所以两弹簧产生的弹性势能不相等，故CD错误。
7．D
A．根据F = kx，由图像分析可得弹簧a、b的劲度系数之比为
A错误；
B．由可得，a、b相比较，弹簧a是“硬”弹簧，B错误；
C．劲度系数小的弹簧比劲度系数大的弹簧缓冲效果好些，故弹簧b比弹簧a的缓冲效果好一些，C错误；
D．F—x图线与横轴所围成的面积表示弹簧的弹性势能，当a、b弹簧的弹力均为F0时，弹簧a、b的弹性势能之比等于弹簧伸长量之比，由F = kx得
xa：xb = 2：5
D正确。
8．C
设弹簧的劲度系数为，则弹簧形变量为时，弹力大小为
假设，则在段，弹簧对该物块所做的功为
在段，弹簧对该物块所做的功
联立可得
9．AC
AC．重力势能的变化只跟物体所处的初、末位置有关，与物体实际经过的路径无关，且物体重力势能的大小与零势能参考面的选取有关，所以放在地面上的物体重力势能不一定为零，故AC正确；
B．若物体在零势能参考面的上方，则物体与参考平面的距离越大，它的重力势能越大；反之，若物体在零势能参考面的下方，则物体与参考平面的距离越大，它的重力势能越小，故B错误；
D．一个物体的重力势能从变化到4J，重力势能增加，故D错误。
10．AC
A．由图可知，物体的中心到零势能面的高度为
则物体的重力势能为
故A正确；
B．物体向右翻转，物体的中心到零势能面的高度为
则物体的重力势能为
物体的重力势能增加量为
故B错误；
CD．物体向外翻转，物体的中心到零势能面的高度为
则物体的重力势能为
物体的重力势能增加量为
该过程物体的重力势能减少，故C正确，D错误。
11．AC
AB．重力做功与物体的运动路径无关，只与物体初、末位置的高度差有关，从A到B的高度差是H，所以皮球所受重力做的功为
故A正确，B错误；
CD．由重力势能和重力做功的关系可知，从A到B重力势能变化为
即皮球的重力势能减少，故C正确，D错误；
12．CD
A．由公式
Ep=mgh
可知重力势能的大小由物体的质量m、重力加速度g和相对参考平面的高度h 共同决定，故A错误；
B．若重力做负功，则物体的重力势能增加，故B错误；
C．选择地面以下某高度为参考平面，则在地面上的物体具有的重力势能大于零，故C正确；
D．重力势能是标量，故
故D 正确。
13．(1)50000Pa
(2)4000 m3
(3)25%
（1）承船厢装满水时水对箱底的压强为
Pa=50000Pa
（2）船漂浮在水面上，受到的浮力为
N＝4×107N
由阿基米德原理得，轮船排开水的体积
m3
（3）轮船满载时驶入装满水的承船厢后，承船厢中水的体积为
V=abc=120m×25m×5m=1.5×104m3
由
得水的质量为
m水= 1.5×107kg
由
G=mg= 1.5×108N
船进入承船厢后，根据阿基米德原理可知溢出水的重力为
水、承船厢、轮船的重力为
G总＝m承船厢+水g+G-＝(1000×103kg+1.5×107kg)×10N/kg＝1.6×108N
卷扬机做功的效率为
14．（1）-40J；（2）30W
（1）前2秒内小球重力势能的变化量
（2）整个下落过程中小球所受重力做功的平均功率
15．（1）；（2），
（1）当船以的最大速率行驶时，牵引力等于阻力，则有
又
可得船所受阻力为
（2）装备增加的重力势能为
相等的能量如果用在功率的冷气机，可使用的时间为
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