8.2重力势能 同步练习Word版含答案

8.2重力势能
一、单选题
1．如图所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移是H（开始时弹簧处于原长），则物体重力势能的增加量为（　　）
A．MgH
B．MgH＋
C．MgH－
D．MgH－
2．质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，直到全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做的功分别为WA、WB。若（　　）。
A．hA=hB，则一定有WA=WB
B．hA>hB，则可能有WAC．hAD．hA>hB，则一定有WA>WB
3．北京时间2019年7月20日在第18届国际泳联世界锦标赛跳水项目中，中国选手杨健获得男子单人10米台冠军。在杨健离开跳台到入水的过程中，他的重心先上升后下降。在这一过程中，杨健所受重力做的功和重力势能变化的情况是（　　）
A．始终做负功，重力势能一直增大
B．始终做正功，重力势能一直减小
C．先做负功再做正功，重力势能先增大后减小
D．先做正功再做负功，重力势能先增大后减小
4．如图所示，射箭时人通过拉弓引起弹性势能的增加，此时的弹性势能主要（　　）
A．存储在箭上
B．存储在弓上
C．存储在弦上
D．存储于拉弓人的手上
5．如图所示，静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为h，桌面距地面高为H，物体质量为m，则以下说法正确的是　　
A．小球沿竖直轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最少
B．小球沿曲线轨道下滑到桌面上的过程，重力做功最多
C．以桌面为参考面，小球的重力势能的减少量为mgh
D．以地面为参考面，小球的重力势能的减少量为
6．如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度以内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时，弹簧弹力所做的功以及弹性势能的改变量分别为（　　）
A．3.6
J、－3.6
J
B．－3.6
J、3.6
J
C．1.8、－1.8
J
D．－1.8
J、1.8
J
二、多选题
7．如图所示，倾角θ=的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（　　）
A．软绳重力势能共减少了mgl
B．软绳重力势能共减少了mgl
C．软绳重力势能的减少等于软绳的重力所做的功
D．软绳重力势能的减少等于物块对它做的功与软绳克服自身重力、摩擦力所做功之和
8．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后，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后，重力做功不变，弹力不做功
9．下列说法中正确的是（　　）
A．地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值
B．重力做功的多少和重力势能的变化都与参考平面的选取无关
C．在不同高度的物体具有的重力势能可能相同
D．位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能
10．一升降机箱底部装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦和空气阻力的影响，则升降机在从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中（　　）
A．升降机的速度不断减小
B．升降机的加速度不断变大
C．先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功
D．重力势能减小，弹性势能增大
11．如图所示，质量为的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出，则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功（　　）
A．用背越式可能小于，用跨越式必须大于
B．用背越式必须大于，用跨越式可能大于
C．不论何种起跳方式，运动员在最高点处于平衡状态
D．不论何种起跳方式，运动员起跳前最后一脚对地压力大小大于自身重力大小
12．如图所示是常见的一种圆珠笔，按下笔帽，弹簧压缩，笔尖伸出，这一过程中（　　）
A．手对笔帽做了功
B．手对笔帽不做功
C．弹簧的弹性势能增加
D．弹簧的弹性势能不变
三、填空题
13．甲、乙两物体，质量大小关系为，从很高的同一处自由下落2s，重力做功之比为___________，对地面而言的重力势能之比为_________．
14．A、B两物体的质量之比为1∶4，离同一参考平面的高度之比为8∶1，则两物体的重力势能之比为_________．如果两物体的质量比不变，重力势能之比为1∶2，则两物体对同一参考平面的高度之比为__________．
15．在建筑工地上，打桩机的重锤从高处落下时，将水泥桩打进地下一段距离，这一现象说明被举高的重锤具有_________．如果重锤举得越高，落下后，水泥桩进入得越深，这表明___________________________．
四、解答题
16．如图，质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为h。重力加速度为g。
(1)足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球的重力势能增加了多少？
(2)足球由位置2运动到位置3时，重力做了多少功？足球的重力势能减少了多少？
17．图中的几个斜面，它们的高度相同、倾角不同。让质量相同的物体沿斜面从顶端运动到底端。试根据功的定义计算沿不同斜面运动时重力做的功，它的大小与斜面的倾角是否有关？
18．如图所示，有一连通器放在水平地面上，左右两管的横截面积均为S，两管内盛有密度为的液体，底部阀门关闭时两管内液面的高度分别为和。现将阀门打开，让左管内的液体缓慢流入右管内，最后两管内液面的高度相同。在此过程中液体的重力势能变化了多少？
试卷第6页，总6页
试卷第1页，总2页
参考答案
1．C
【详解】
物体离开地面时，弹簧伸长
x=
重物上升的高度
h=H－x
重力势能增加量
Ep=Mgh=MgH－
故选C。
2．B
【详解】
设绳长为L，捏住细绳中点缓慢提起，则细绳的重心在距离最高点位置处，因此细绳A的重心上升的高度为
hA′=hA－
细绳B的重心上升的高度为
hB′=hB－
由于细绳A较长，所以
A．若hA＝hB，则A的重心较低，故一定有WABD．若hA>hB，则无法确定两细绳的重心谁高谁低，因此可能有WAWB，故B正确，D错误；
C．若hA故选B。
3．C
【详解】
在杨健离开跳台到入水的过程中，他的重心先上升后下降故重力势能先增大后减小；由
可知重力先做负功再做正功，重力势能先增大后减小。
故选C。
4．B
【详解】
人拉弓时，弓发生了明显的弹性形变，弹性势能主要存储在弓上，故ACD错误，B正确。
故选B。
【点睛】
5．C
【详解】
AB.静止的小球沿不同的轨道由同一位置滑到水平桌面上，由于高度差相同，所以重力做功相同．故AB错误．
CD.重力势能的变化量与零势能平面的选取无关，重力做的正功等于重力势能的减小量，重力做功为mgh，则重力势能的减小量为mgh．故C正确，D错误．
6．C
【详解】
F－x围成的面积表示弹力的功
据知，弹性势能减少1.8
J，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．BC
【详解】
AB．选斜面顶端为参考平面，软绳重力势能共减少
mg=mgl
故A错误，B正确；
CD．根据重力做功与重力势能变化的关系知道，软绳重力势能的减少等于软绳的重力所做的功，故C正确，D错误。
故选BC。
8．BC
【详解】
C．用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，弹力不做功，C正确；
ABD．用弹簧拴住重物向下摆动时，弹簧要伸长，重物轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功比用细绳代替弹簧后做功多，AD错误，B正确。
故选BC。
9．BCD
【详解】
A．重力势能的大小与零势能参考平面的选择有关，参考平面不同，同一物体在某一位置的重力势能也会不同，故不能说地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值，
A错误；
B．重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关，与参考面的选取无关，而重力势能的变化等于重力做的功，B正确；
C．物体的重力势能具有相对性，由可知重力势能与质量和高度有关，因此不同高度的物体重力势能可能相同，C正确；
D．物体在零势能参考平面上时重力势能为零，物体位于参考平面以下时其重力势能小于零，物体位于参考平面以上时重力势能大于零，
D正确。
故选BCD。
10．CD
【详解】
AB．从弹簧下端触地直到最低点的运动过程中，弹簧的弹力不断变大；当弹力小于重力大小时，升降机加速度方向向下，升降机做加速运动，根据牛顿第二定律可得加速度大小为
可知加速度减小；当弹力大于重力大小时，升降机加速度方向向上，升降机做减速运动，根据牛顿第二定律可得加速度大小为
可知加速度变大，故A、B错误；
C．从升降机接触弹簧到速度最大的过程中，动能增大，由动能定理知，合力做功为正，则弹力做的负功小于重力做的正功；从速度最大位置到最低点的过程中，动能减小，由动能定理知，合力做功为负，则弹力做的负功大于重力做的正功，故C正确；
D．由于升降机的高度不断下降，则重力势能不断减小，弹簧的压缩量不断增大，则弹性势能不断增大，故D正确；
故选CD。
11．AD
【详解】
AB．从图中可看出，用背越式越过横杆时运动员的重心可能在腰部下方，即重心可能在横杆的下方，运动员克服重力所做的功不一定大于mgh。而跨越式跨过横杆时，运动员的重心一定在横杆之上，运动员克服重力所做的功必须大于mgh，故A正确，B错误；
C．不论何种起跳方式，运动员在最高点只受重力，不是处于平衡状态，故C错误；
D．运动员起跳时，有向上的加速度，地面对他的支持力大于他的重力，所以不论何种起跳方式，运动员起跳前最后一脚对地压力大小大于自身重力大小，故D正确。
故选AD。
12．AC
【详解】
AB．手按下笔帽时，有力作用在笔帽上，并且有位移，则手对笔帽做了功，选项A正确，B错误；
CD．弹簧的形变量增加，则弹簧的弹性势能增加，选项C正确，D错误。
故选AC。
13．5∶1
5∶1
【详解】
[1]．根据，则重力做功：
则重力做功之比为5:1；
[2]．根据
，则对地面而言的重力势能之比等于质量之比，大小为5:1.
14．2∶1
2∶1
【详解】
[1][2]．A、B两物体的质量之比为1∶4，离同一参考平面的高度之比为8∶1，根据EP=mgh，则两物体的重力势能之比为2:1；如果两物体的质量比不变，重力势能之比为1∶2，根据EP=mgh，则两物体对同一参考平面的高度之比为2:1.
15．重力势能
质量一定时，物体被举得越高，重力势能越大
【详解】
[1][2]．在建筑工地上，打桩机的重锤从高处落下时，将水泥桩打进地下一段距离，这一现象说明被举高的重锤具有重力势能．如果重锤举得越高，落下后，水泥桩进入得越深，这表明质量一定时，物体被举得越高，重力势能越大．
16．(1)-mgh；重力势能增加了mgh；(2)mgh；重力势能减少了mgh。
【详解】
(1)足球由位置l运动到位置2时，物体上升h，重力做功
WG1=-mgh
足球的重力势能增加了
△EP1=mgh
(2)足球由位置2运动到位置3时，物体下降的高度是h，所以重力做功
WG2=mgh
足球重力势能减少了
△EP2=mgh
17．mgh；重力做功与斜面的倾角无关
【详解】
据几何关系可知，斜面的长度为；据功的定义式
据此可知，重力做功与斜面的倾角无关，只取决于斜面的高度。
18．减少了
【详解】
取水平地面为参考平面，阀门关闭时，两管内液体的重力势能之和为
打开阀门后，当两管内液面相平时，液面的高度为
此时两管内液体的重力势能之和为
在此过程中液体的重力势能的变化量为
即液体的重力势能减少了
答案第6页，总6页
答案第5页，总6页