2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2课时训练：7.4 重力势能 Word版含答案

重力势能练习
一、单选题
汽车沿一段坡面向下行驶，通过刹车使速度逐渐减小，在刹车过程中
A.
重力势能增加
B.
动能增加
C.
重力做负功
D.
机械能不守恒
一个100g的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是
A.
重力做功为?J
B.
重力做了?J的负功
C.
物体的重力势能一定减少?J
D.
物体的重力势能一定增加?J
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.
两小球刚开始从A和B两处无初速释放时，重力势能相等
C.
两小球到达C点和D点时，重力势能相等
D.
两小球到达C点和D点时，重力做功相等
如图所示，桌子放于水平地面上，桌面高为一质量为m的小球处于桌面上方高处的a点．若以桌面为参考平面，重力加速度为g，小球从a点下落到地面上的c点，下列说法正确的是
A.
小球在a点的重力势能为
B.
小球在桌面b处的重力势能为
C.
小球从a点下落至c点的过程中，重力势能减少
D.
小球从a点下落至c点的过程中，重力势能减少
质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为
A.
mgh，减少
B.
mgh，增加
C.
，减少
D.
，增加
如图所示，在地面上以速度抛出质量为m的物体，抛出后物体落在比地面低h的海平面上，若以地面为零势能参考平面，且不计空气阻力，则???
A.
物体在海平面上的动能为
B.
物体在海平面的重力势能为mgh
C.
重力对物体做的功为
D.
物体在海平面上的动能与重力势能之和为
如图所示，一条铁链长为，质量为，放在水平桌面上，提起铁链一端直到铁链全部离开桌面的瞬间，则重力加速度g取?
???
A.
铁链的重心位置提高了
B.
铁链克服重力做功
C.
铁链的重力势能增加了
D.
铁链的重力势能为
固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零，则
A.
在下滑过程中圆环的机械能守恒
B.
在下滑过程中弹簧的弹性势能先减小后增大
C.
弹簧的弹性势能在整个过程中增加了mgh
D.
在下滑过程中含始未位置有两个位置弹簧弹力的功率为零
在离水平地面h高处将一质量为m的小球以速率水平抛出，落地时小球的速率为已知小球运动过程中受到空气阻力作用，重力加速度为g，则
A.
整个运动过程中，小球的重力势能增加了mgh
B.
整个运动过程中，小球的动能增加了mgh
C.
整个运动过程中，小球的机械能减少了
D.
小球落地时，小球重力的瞬时功率为mgv
如图所示，质量均为m的A、B小球分别用长为L的轻绳悬挂在O点。初始时绳OA与竖直方向成，绳OB与竖直方向成，重力加速度为g。若给A、B球垂直于纸面的水平初速度，使它们可以在各自所在水平面内做匀速圆周运动，则它们运动时所具有的机械能的差值
A.
0
B.
C.
D.
如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态．现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为未超过弹性限度，则在圆环下滑到最大距离的过程中
A.
圆环的机械能守恒
B.
弹簧弹性势能变化了
C.
圆环下滑到最大距离时，所受合力为零
D.
圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变
二、多选题
升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到，则此过程中?
?
?
。
A.
升降机对物体做功5800J
B.
合力对物体做功5800J
C.
物体的重力势能增加了5000J
D.
物体的机械能增加了5000J
从地面竖直向上抛出一物体，其机械能等于动能与重力势能之和。取地面为重力势能零点，该物体的和随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取。由图中数据可得?
?
A.
物体的质量为
B.
时，物体的速率为
C.
时，物体的动能
D.
从地面至，物体的动能减少
如图所示，某段滑雪雪道倾角为，总质量为m的滑雪运动员包括雪具在内从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为，g为当地重力加速度当他由静止开始向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是?
?
A.
运动员减少的重力势能大于增加的动能
B.
运动员获得的动能为
C.
运动员克服摩擦力做功为
D.
下滑过程中运动员减少的机械能为
多选如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点时与A点间的竖直高度差为h，速度为v，则
A.
由A到B重力做的功等于mgh
B.
由A到B重力势能减少
C.
由A到B弹簧弹力做功为
D.
小球到达位置B时弹簧的弹性势能为
三、计算题
如图所示，质量为m，小球用于长为l的细线悬于O点。将细线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，O点正下方D处有一钉子，小球运动到B处，会以D为圆心做圆周运动，并经过C点若已知OD等于，则，
小球由A点运动到C点的过程中，重力做功为多少？重力势能减少了多少？
若选取初始平面为参考平面，求小球在B处的重力势能．
长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，取桌面为参考平面。
开始时两部分链条重力势能之和为多少
刚离开桌面时，整个链条重力势能为多少
链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大
如图所示，一质量为的探险者在丛林探险，为了从一绝壁到达水平地面，探险者将一根长为粗绳缠绕在粗壮树干上，拉住绳子的另一端，从绝壁边缘的A点由静止开始荡向低处，到达最低点B时脚恰好触到地面，此时探险者的重心离地面的高度为已知探险者在A点时重心离地面的高度为以地面为零势能面，不计空气阻力．探险者可视为位于其重心处的一个质点，求：
探险者在A点时的重力势能；
探险者运动到B点时的速度大小；
探险者运动到B点时，绳对他的拉力大小
答案和解析
1.【答案】D
【解答】
A.汽车沿一段坡面向下行驶，高度下降，重力势能减小，故A错误；
B.汽车的速度减小，则动能减小，故B错误；
C.汽车的重力势能减小，重力做正功，故C错误；
D.机械能是动能和重力势能之和，由上知动能和重力势能均减小，则机械能减小，不守恒。故D正确。
故选D。
2.【答案】C
【解答】
整个过程中，物体的高度下降了；
则重力对物体做正功为：；
而重力做功多少等于重力势能的减小量，故小球的重力势能一定减少，故C正确，ABD错误。
3.【答案】B
【解答】
A.选择不同的参考面，重力势能不同，可为正也可为负，则A错误；
B.刚开始两者同高度，则重力势能相同，则B正确；
C.C点位置低，重力势能小，故两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，则C错误；
D.下滑过程只有重力做功，与下降的高度有关，则到达C点做功多，到达D点做功少，则D错误。
4.【答案】C
【解答】
A.以桌面为参考平面，a点在参考平面上方处，所以小球在a点的重力势能为，故A错误；
B.以桌面为参考平面，则小球在b处的重力势能为0，故B错误；
小球从a点下落至c点的过程中，重力做功为，所以重力势能减小，故C正确，D错误。
故选C。
5.【答案】C
【解答】
以桌面为零势能参考平面，那么小球落地时的重力势能为；
整个过程中小球高度降低，重力势能减少，重力势能的减少量为：；故C正确；ABD错误。
6.【答案】A
【解答】
A.根据机械能守恒有：，可知物体在海平面时的动能为，故A正确；
B.以地面为零势能平面，则物体到海平面时的重力势能为，故B错误；
C.重力对物体做功，故C错误；
D.物体在运动的过程中机械能守恒，则物体在海平面上的机械能，故D错误。
故选A。
7.【答案】C
【解析】分析：
根据铁链位置判断重心位置，进而求得重力做功，根据重力做功和重力势能变化关系判重力势能变化再根据零势能位置判断重力势能大小。
解答：
A、铁链从初状态到末状态，铁链的重心位置提高了，故A错误；
B、铁链克服重力所做的功，故B错误；
C、铁链重力势能增加等于克服重力做功，即重力势能增加了20J，故C正确；
D、若以铁链初状态所在水平面为参考平面，在末状态铁链重力势能为20J，若以水平地面为为参考平面，在末状态铁链重力势能大于20J，故D错误；
8.【答案】C
【解答】
A、在下滑过程中，有两个力对圆环做功，即环的重力和弹簧的拉力，所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故A错误，
B、弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化，由图知弹簧先缩短后再伸长，故弹簧的弹性势能先增大再减小后增大。故B错误。
C、根据系统的机械能守恒，圆环的机械能减少了mgh，那么弹簧的机械能即弹性势能增大了mgh。故C正确。
D、由功率公式可得，当力为零、速度为零或两者的夹角为时，弹力的功率均可以为零，因此弹力功率为零有4处：开始和末了位置，弹簧原长位置和弹簧与杆垂直位置，故D错误。
故选：C。
9.【答案】C
【解答】
A.小球运动过程中下降的高度为h，则重力做功为mgh，重力势能减少了mgh，故A错误；
B.根据动能定理得：，故小球的动能增加了，故B错误；
C.整个运动过程中，克服空气阻力做功为：，根据功能关系知，小球的机械能减少了，故C正确；
D.落地时，速度方向不是竖直向下，则重力的瞬时功率不等于mgv，故D错误。
故选C。
10.【答案】B
【解答】
小球在水平面内做匀速圆周运动，合力提供向心力，设轻绳与竖直方向的夹角为，则有：
小球的动能
设轻绳竖直时小球的重力势能为零，则做圆周运动时的重力势能为：
小球的机械能
则，
解得：，故B正确，ACD错误。
11.【答案】B
【解答】
A.圆环沿杆滑下过程中，弹簧的拉力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，故A错误；
B.图中弹簧水平时恰好处于原长状态，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L，可得物体下降的高度为，根据系统的机械能守恒得
?弹簧的弹性势能增大量为，故B正确；
C.圆环所受合力为零，速度最大，此后圆环继续向下运动，则弹簧的弹力增大，圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零，故C错误；
D.根据圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，知圆环的动能先增大后减小，则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故D错误；
12.【答案】AC
【解答】
A.对物体运用动能定理，有：，故，故A正确；
B.对物体运用动能定理，有：，故B错误；
C.重力势能的增加量等于克服重力做的功，故，故C正确；
D.机械能的增加量：，故D错误。
13.【答案】AD
【解答】
A.重力势能，可知图像斜率，解得，故A正确；
B.时，重力势能为0，机械能为100J，故动能为，解得速度，故B错误；
C.时，重力势能为40J，机械能为90J，故动能为50J，故C错误；
D.时，重力势能为80J，机械能为80J，故动能为0，而离开地面时动能为100J，故物体的动能减少100J，故D正确。
故选AD。
14.【答案】AD
【解答】
A.由于人下滑的加速度，所以人在下滑中受重力、支持力及摩擦力的作用，由功能关系可知，运动员的重力势能转化为动能和内能，则运动员减少的重力势能大于增加的动能，故A正确；
B.由牛顿第二定律可知，人受到的合力，合力对运动员做的功；由动能定理可知，运动员获得的动能为；故B错误；
C.物体合外力，故摩擦力大小；运动员克服摩擦力做功；故C错误
D.运动员克服摩擦力做功等于机械能的减小量，故机械能减小了，故D正确。
故选AD。
15.【答案】AD
【解析】重力做功只与初末位置的高度差有关，则由A至B重力做功为mgh，故A正确由A至B重力做功为mgh，则重力势能减少mgh，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，设小球在B处时弹簧的弹性势能为，由机械能守恒定律有，故，，弹簧弹力做功?，故B、C错误，D正确。
16.【答案】解：根据得：
小球由A点运动到C点的过程中，重力做功
根据知，重力势能减少。
选取初始平面为参考平面，小球在B处的重力势能
重力势能具有相对性，选择不同的参考平面，重力势能的数值是不同的。
17.【答案】解：取桌面为参考平面，开始时链条的重力势能：
???
取桌面为参考平面，刚滑离桌面时，链条的重力势能
?
?
设链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为v，
根据机械能守恒定律
?
?
??
联立式得。
18.【答案】解：探险者在A点的重力势能为：；
探险者下落的过程只受重力作用，根据机械能守恒定律：；
解得：；
在B点，根据牛顿第二定律得：；
代入得：。
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