第四章 机械能及其守恒定律 第四节 势能--2026粤教版高中物理必修第二册章节练（含解析）

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2026粤教版高中物理必修第二册
第四章　机械能及其守恒定律
第四节　势能
基础过关练
题组一　重力做功
1.(2024福建三明一中期中)如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则 (　　)
A.沿轨道1滑下重力做功多
B.沿轨道2滑下重力做功多
C.沿轨道3滑下重力做功多
D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多
题组二　重力势能以及相对性
2.(2025上海市西中学期中)下列说法正确的是 (　　)
A.重力势能一定大于零
B.重力势能的大小只由重物本身决定
C.在地面上的物体所具有的重力势能一定等于零
D.重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的
3.下列关于重力势能的说法中正确的是 (　　)
A.重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1与Ep2方向相反
B.同一物体的重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1>Ep2
C.在同一高度的质量不同的两个物体,它们的重力势能一定不同
D.重力势能是标量,负值没有意义
题组三　弹性势能
4.(多选题)(2025四川遂宁中学期中改编)如图是某运动员在撑竿跳高比赛过程中的分解动作图,下列说法中正确的是 (　　)
A.从1到3过程中,竿的弹性势能不变
B.从4到7过程中,竿的弹性势能增大
C.从6到8过程中,运动员的重力势能减小
D.从6到8过程中,运动员的重力势能增大
5.如图所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接有一质量为m的物块,开始时用手托着物块使弹簧处于原长状态。现将手缓慢下移,直至物块脱离手掌。已知弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　)
A.物块向下移动过程中,弹簧的弹力做正功
B.物块向下移动过程中,弹簧的弹性势能减小
C.物块从开始下移到刚脱离手掌,重力势能减小了
D.物块从开始下移到刚脱离手掌,手掌对物块不做功
能力提升练
题组一　重力势能的计算
1.(多选题)(2024广东名校联盟期中)如图所示,质量为1 kg的小球(视为质点)从距桌面高度为1.2 m处的A点下落到水平地面上的B点,与地面碰撞后恰好能上升到与桌面等高的C点,C点距地面的高度为0.8 m。取重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是 (　　)
A.在小球从A点经B点运动到C点的过程中,重力对小球做的功为28 J
B.在小球从B点运动到C点的过程中,重力对小球做的功为-8 J
C.以桌面为重力势能的参考平面,小球在A点时的重力势能为12 J
D.以桌面为重力势能的参考平面,小球在B点时的重力势能为零
2.(多选题)(2025广东华师大附中综合测试)足球在空中运动的轨迹如图,若以地面为参考平面,不计空气阻力,下列能表示足球在空中运动过程的动能Ek、重力势能Ep随离地面高度h变化的图像是 (　　)
　　　　
　　　　
题组二　重力做功与重力势能的变化量
3.矿井升降机是实现地下深处和地面之间人员快速运送的必备机械。某竖直矿井的深度为120 m,某次升降机将一质量为60 kg的工作人员从矿井底部运送到地面下方80 m处,重力加速度g=10 m/s2。该工作人员重力势能的变化量为 (　　)
A.24 000 J　　　　B.48 000 J
C.-24 000 J　　　　D.-48 000 J
4.(多选题)(2024广东云浮期末)某游客带着孩子在森林公园游玩时,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点并停下,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mgH
B.皮球所受重力做的功为mgh
C.皮球的重力势能减少mgH
D.皮球的重力势能减少mg(H-h)
5.(2025江西宜春月考)如图所示,有一质量为m、长为L的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,以斜面顶点为重力势能零点,重力加速度为g,求:
(1)开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各为多大
(2)此过程中重力做了多少功
答案与分层梯度式解析
第四章　机械能及其守恒定律
第四节　势能
基础过关练
1.D　物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上,重力做功都是W=mgh,所以沿三条轨道滑下重力做的功一样多,选项D正确,A、B、C错误。
2.D　重力势能具有相对性,同一物体相对于不同的参考平面,其值可能为正,可能为负,也可能为零,选项A错误;重力势能由物体的重力mg和其相对参考平面的高度h共同决定,选项B错误;只有规定地面为参考平面时,地面上的物体所具有的重力势能才等于零,否则就不等于零,选项C错误;重力势能实际上是物体和地球组成的系统所共有的,选项D正确。
3.B　重力势能是标量,正负表示大小,不表示方向,重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1大于Ep2,选项A错误,B正确;重力势能是一个相对量,是相对于参考平面来说的,在同一高度的质量不同的两个物体,如果选取所在高度处为参考平面,则它们的重力势能都为零,选项C错误;重力势能是标量,负值表示物体处于参考平面以下,选项D错误。
4.AD　由题图知,1到3过程中,竿没有发生形变,竿的弹性势能不变,A正确;4到7过程中,运动员对竿有向下的压力作用,竿的弹力方向向上,竿先处于压缩状态,而后恢复原长,则竿的弹性势能先增大后减小,B错误;6到8过程中,运动员的重心升高,运动员的重力势能增大,C错误,D正确。
5.C　物块向下移动过程中,物块受到的弹簧弹力方向向上,则弹簧的弹力做负功,弹簧的弹性势能增大,故A、B错误;刚脱离手掌时,物块重力等于弹簧弹力,即mg=kΔx,则物块下移的距离为Δx=,则减小的重力势能为ΔEp=mgΔx=,故C正确;物块从开始下移到刚脱离手掌的过程中,手掌对物块有一个向上的支持力作用,所以手掌对物块做负功,故D错误。
能力提升练
1.BC　根据W=mgh,从A点运动到C点的过程中,重力对小球做功W1=1×10×1.2 J=12 J,从B点运动到C点的过程中,重力对小球做功W2=-1×10×0.8 J=-8 J,A错误,B正确;以桌面为重力势能的参考平面,根据Ep=mgh,在A、B两点时小球的重力势能分别为EpA=1×10×1.2 J=12 J,EpB=-1×10×0.8 J=-8 J,C正确,D错误。
2.BD　不计空气阻力,足球在空中运动过程只有重力做功,根据动能定理得Ek=Ek0-mgh,可知Ek-h图像是一条倾斜直线,A错误,B正确;根据Ep=mgh,可知Ep-h图像是一条过原点的倾斜直线,C错误,D正确。
3.A　选择矿井底部为零势能面,则该工作人员的重力势能最初为0,运送到地面下方80 m处,上升的高度为40 m,所以重力势能改变量为ΔEp=mgΔh=24 000 J,选项A正确。
4.AC　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皮球所受重力做的功WG=mgH,A正确,B错误;由重力势能和重力做功的关系知,从A到B重力势能变化ΔEp=-WG=-mgH,即皮球的重力势能减少mgH,C正确,D错误。
归纳总结　重力做功与重力势能变化的关系:WG=Ep1-Ep2=-ΔEp
5.答案　(1)-mgL(1+sin θ)　-mgL
(2)mgL(3-sin θ)
解析　(1)开始时,左边一半链条的重力势能为
Ep1=-× sin θ
右边一半链条的重力势能为Ep2=-×
左右两部分总的重力势能为Ep=Ep1+Ep2=-mgL(1+sin θ)
链条刚好从右侧全部滑出时,重力势能为
Ep'=-mgL
(2)此过程重力势能减少了
ΔEp=Ep-Ep'=mgL(3-sin θ)
故重力做的功为WG=mgL(3-sin θ)
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