2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册同步练习：8.2重力势能Word版含答案

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
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…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
8.2重力势能
一、单选题
1.关于动量下列说法正确的是（??
）
A.?一个物体不可能具有机械能而无动量??????????????????B.?一个物体可能具有机械能而无动量
C.?一个物体可能具有动能而无动量?????????????????????????D.?一个物体可能具有动量而无动能
2.如图所示，质量为m的物体从桌面边缘竖直向上抛出，桌面比地面高h，物体到达的最高点距桌面高为H，若以桌面为参考面，则物体落地时的重力势能Ep和整个过程中重力所做的功WG分别为（??
）
A.?0??
mgH???????????????B.?－mgh??
mg(h+H)???????????????C.?－mgh??
mgh???????????????D.?mgh??
?mg(h+2H)
3.如图，身长为3L，质量为m的毛毛虫外出觅食，缓慢经过一边长为L的等边三角形小石块。从头部刚到达最高点开始，到身体中点刚刚到达最高点的过程中，毛毛虫的重力势能的变化量是（假设毛毛虫能一直贴着小石块前行）（??
）
A.???????????????????????????????B.???????????????????????????????C.???????????????????????????????D.?
4.小明和爸爸一起乘坐某摩天轮，若小明的质量小于爸爸的质量，则小明和爸爸一起随摩天轮从最低点向最高点匀速转动的过程中（??
）
A.?小明的动能不变，重力势能减小?????????????????????????B.?爸爸的动能不变，重力势能增大
C.?小明的动能变化量小于爸爸的动能变化量???????????D.?小明和爸爸在该过程中机械能守恒
5.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
，他克服阻力做功
?则韩晓鹏在此过程中（??
）
A.?重力势能减少了
B.?重力势能减少了
C.?重力势能减少了
D.?重力势能增加了
6.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.?都必须大于
B.?都不一定大于
C.?用背越式不一定大于
，用跨越式必须大于
D.?用背越式必须大于
，用跨越式不一定大于
7.对于下列四幅图所包含的物理知识，理解正确的是（??
）
A.?汽车上的安全带可以减小驾乘人员的惯性
B.?公路弯道处的路面一般都做成外侧低、内侧高
C.?运动员在撑杆跳高的上升阶段，撑杆的弹性势能先增加后减少
D.?燃气灶上的电子点火器的放电极做成针尖状是为了尽可能保存电荷
8.蹦蹦杆是最近两年逐渐流行的运动器具，其主要结构是在一硬直杆上套一劲度系数较大的弹簧，弹簧的下端与直杆的下端固定而弹簧的上端固定一踩踏板。如图所示，小明正在玩蹦蹦杆。在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是（??
）
A.?重力势能减小，弹性势能增大?????????????????????????????B.?重力势能增大，弹性势能碱小
C.?重力势能减小，弹性势能减小?????????????????????????????D.?重力势能不变，弹性势能增大
二、多选题
9.下列有关功和能的叙述正确的是（??
）
A.?做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B.?合外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒
C.?系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒
D.?体育课上，学生由下蹲屈腿状态跳离地面，地面对学生的支持力没有做功，是肌体内力做功，体内化学能转化为机械能和内能
10.第24届冬季奥利匹克运动会将于2022年在北京举行，高山滑雪是冬奥会的一个比赛项目，因速度快、惊险刺激而深受观众喜爱。在一段时间内，运动员始终以如图所示的姿态加速下滑。已知运动员在下滑过程中受到阻力作用，则在这段时间内运动员的（??
）
A.?动能增加????????????????????????B.?动能减少????????????????????????C.?重力势能减少????????????????????????D.?机械能不变
11.如图所示，物体从同一高度，由静止开始分别沿三条不同的光滑轨道下滑到A、B、C三点，则下列说法正确的有（??
）
A.?重力做的功相等??????????????????????????????????????????????????B.?滑到地面前瞬间重力做功的瞬时功率相等
C.?滑到地面前瞬间物体的速度相同?????????????????????????D.?滑到地面前瞬间物体的动能相等
12.如图所示，不计空气阻力，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，从小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是(???
)
A.?小球动能和弹簧的弹性势能之和一直增大
B.?小球弹簧组成的系统重力势能、弹性势能和动能之和保持不变
C.?小球动能一直减小
D.?小球重力势能与弹簧弹性势能之和一直增大
三、填空题
13.如图所示的是一根自由悬挂的链条，王同学将它的中点缓慢竖直向上拉动一小段距离，此过程中链条的重力势能________（选填“增大”，“减小”或“不变”）：刘同学将它的中点缓慢竖直向下拉动一小段距离，此过程中链条的重力势能________（选填“增大”，“减小”或“不变”）。
14.如图所示，一根轻质细杆的两端分别固定着A、B两个小球，O为光滑的转轴，细杆可在竖直平面内绕O点自由转动，已知AO长为l，BO长为2l，A球质量为m，B球质量为m，使杆从水平位置由静止开始释放，当杆处于竖直位置时，系统的重力势能减少了________。
四、解答题
15.如图所示，质量为m的小球从高为h的斜面的A点滚下经水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达h／3高度的D点时的速度为零，此过程中物体重力做的功是多少?
16.质量是5
kg的铜球，从离地面15
m高处自由下落1
s，其重力势能变多少？(g取10m／s2
，
取地面为参考平面)?
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【解答】AB．机械能是动能和势能的总和，当取地面为零势能面，物体静止在高处时，物体具有重力势能无动能，无动能从而无动量，A不符合题意、B符合题意；
CD．根据动能和动量的关系式有Ek
=
则动能和动量同时存在，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当物体机械能体现为势能时可以无动量。有动能有速度必有动量，反之，有动量必有动能。
2.【答案】
C
【解析】【解答】取桌面为参考面，物体落地时的高度为－h，则物体的重力势能为－mgh，重力做功与路径无关，只与起点和终点的位置有关，则重力做功为
故答案为：C。
【分析】以桌面为参考面，结合距离桌面的高度可以求出重力势能的大小；利用高度变化可以求出重力做功的大小。
3.【答案】
D
【解析】【解答】选山丘底端为零势能面，初状态的重力势能为
身体中点刚刚到达最高点时的重力势能为
其重力势能的变化量为
故答案为：D。
【分析】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，利用公式W=Gh求解即可。
4.【答案】
B
【解析】【解答】A．摩天轮从最低点向最高点匀速转动的过程中，小明的动能不变，重力势能增大，A不符合题意；
B．摩天轮从最低点向最高点匀速转动的过程中，爸爸的动能不变，重力势能增大，B符合题意；
C．摩天轮从最低点向最高点匀速转动的过程中，爸爸和小明的动能都不变，C不符合题意；
D．由于摩天轮从最低点向最高点匀速转动的过程中，爸爸和小明的动能都不变，重力势能增大，则机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】弹性体发生弹性形变，物体就会具有弹性势能，弹性形变越大，弹性势能就越大，动能与物体的质量和速度有关，质量和速度和速度越大，动能越大，重力势能与物体位置高度和质量有关，高度和质量越大，重力势能就越大。
5.【答案】
A
【解析】【解答】由重力做功与重力势能的关系可知，重力对韩晓鹏做功为1900J，是正功，则韩晓鹏的重力势能减小1900J.
故答案为：A。
【分析】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，利用公式W=Gh求解即可。重力势能的大小与零势能面的选取有关，但是零势能面的选取是任意的，重力做正功，重力势能减小，反之增大。
6.【答案】
C
【解析】【解答】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，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，利用公式W=Gh求解即可。
7.【答案】
C
【解析】【解答】A．惯性是物体的固有属性，与运动的状态无关，使用安全带不会改变驾乘人员惯性，A不符合题意；
B．为保证汽车转弯时，重力和支持力的合力提供向心力，所以公路弯道处的路面一般都做成外侧高、内侧低，B不符合题意；
C．从运动员撑杆起跳到越横杆的过程中，杆的弹性形变先增大后减小，所以杆的弹性势能先增大后减小，C符合题意；
D．安装在燃气灶上的电子点火器的电极做成针尖状，是利用尖端放电原理，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】弹性体发生弹性形变，物体就会具有弹性势能，弹性形变越大，弹性势能就越大。
8.【答案】
A
【解析】【解答】在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小朋友的重力势能减少。弹簧的形变量增大，其弹性势能增加。
故答案为：A
【分析】重力势能的变化可根据重力做功判断，弹性势能的变化可根据弹簧的形变量的变化判断。
二、多选题
9.【答案】
C,D
【解析】【解答】A．做匀速运动的物体，其机械能不一定守恒，如匀速竖直下落的物体动能不变，重力势能减少，机械能不守恒，A不符合题意；
B．物体所受的合外力为零时，合力对物体做功为零，机械能不一定守恒，比如物体匀速上升时机械能增加，B不符合题意；
C．系统机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功，C符合题意；
D．学生由下蹲屈腿状态跳离地面，地面对学生的作用力没有位移，地面对学生的支持力没有做功，是肌体内力做功，体内消耗的化学能一部分转化为机械能，一部分会以散热的方式消耗，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】如果一个系统，除重力外，不受到外力和非保守内力，那么这个系统机械能守恒，结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
10.【答案】
A,C
【解析】【解答】AB．由于加速下滑，运动的速度越来越大，因此动能增加，A符合题意，B不符合题意；
C．下滑的过程中，重力做正功，重力势能减小，C符合题意；
D．由于摩擦阻力做负功，因此机械能减小，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】对物体进行受力分析，合外力做功对应故物体动能的变化量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，重力势能的大小与零势能面的选取有关，但是零势能面的选取是任意的，重力做正功，重力势能减小，反之增大。
11.【答案】
A,D
【解析】【解答】A．由于物体三次下落的高度相同，由公式
可知，重力做功相等，A符合题意；
B．由动能定理可知，物体到达A、B、C三点时的速率相等，但速度方向不同，则此时速度沿竖直方向的分速度不同，由公式
可知，滑到地面前瞬间重力做功的瞬时功率不相等，B不符合题意；
C．由动能定理可知，物体到达A、B、C三点时的速率相等，但速度方向不同，则滑到地面前瞬间物体的速度不相同，C不符合题意；
D．由动能定理可知
则滑到地面前瞬间物体的动能相等，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，利用公式W=Gh求解即可。利用动能定理求出物体的末速度，再利用功率计算公式P=Fvcosθ求解功率，其中θ是力与速度的夹角。
12.【答案】
A,B
【解析】【解答】A项：小球的重力势能一直减小，由系统的机械能守恒知，小球动能和弹簧的弹性势能之和一直增大，A符合题意；
B、D项：对小球和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，即小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变，由于小球的动能先增大后减小，则小球重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，B符合题意，D不符合题意。
C项：小球在刚接触弹簧的阶段，弹簧的弹力小于重力，合力向下，小球做加速运动。弹簧的弹力越来越大，后来弹簧的弹力大于小球的重力，合力向上，小球做减速运动，所以小球的动能先增大后减小，C不符合题意；
故答案为：AB
【分析】弹性体发生弹性形变，物体就会具有弹性势能，弹性形变越大，弹性势能就越大，动能与物体的质量和速度有关，质量和速度和速度越大，动能越大，重力势能与物体位置高度和质量有关，高度和质量越大，重力势能就越大。
三、填空题
13.【答案】
增大；增大
【解析】【解答】对链条来说，因为无论用手缓慢竖直上拉还是下拉，链条动能不变，手对链条都做正功，则链条的机械能都变大，即链条的重力势能都增大。
【分析】重力势能与物体位置高度和质量有关，高度和质量越大，重力势能就越大。
14.【答案】
mgl
【解析】【解答】小球B的重力势能减小量为mg?2l，小球A的重力势能增加量为mgl，则系统重力势能减小量为mgl。
【分析】利用高度的变化可以求出两个小球重力势能的变化，相加可以求出系统重力势能的变化量。
四、解答题
15.【答案】
解：由题意可知，物体高度下降了
；
故重力做功W=mg
=
mgh
【解析】【分析】重力做功，利用公式mgh求解即可，其中h是竖直方向移动的距离。
16.【答案】
选取地面为参考平面，铜球在距离地面15m高处时的重力势能为：
①
铜球由静止自由下落1s，下落的高度为：
②
铜球由静止自由下落1s时的重力势能为：
③
②③联立得：
④
【解析】【分析】该题目考察的主要是重力势能的计算，先利用运动学公式计算出自由下落1
s的位移，再利用E
p
=
m
g
h
求重力势能的变化量即可。