高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能精练

2020-2021学年人教版（2019）必修第二册

8.2重力势能 课时作业17（含解析）

1．如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内、在大圆环上变着一个小环。小环由大圆 环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中（）

A．重力做功的功率一直增大

B．重力势能先增加后减少

C．合力先做负功后做正功

D．合力做功的功率可能先増大后减小

2．滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功为2000J，物体克服阻力做功100J．则物体的（　　）

A．机械能减小了100J B．动能增加了2100J

C．重力势能减小了1900J D．重力势能增加了2000J

3．一个小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功5 J，除重力之外其他力做功2 J．则小球运动过程中，下列说法不正确的是

A．在a点的重力势能比在b点多5 J

B．在a点的动能比在b点少7 J

C．在a点的机械能比在b点少2 J

D．在a点的机械能比在b点多2 J

4．下列实例中利用物体具有的重力势能为人类服务的是（    ）

A．自然界发生的山体滑坡 B．被举高的打桩用的重锤

C．高楼阳台上放着的花盆 D．射箭前把弓拉满

5．如图所示，质量为m的苹果，从距地面高度为H的树上由静止开始落下，树下有一深度为h的坑.若以地面为零势能参考平面，则苹果落到坑底时的重力势能为（    ）

A． B．

C． D．

6．如图所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h．若以地面为参考平面，那么小球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．mgh，减少mg(H－h)

B．mgh，增加mg(H＋h)

C．0，增加mg(H－h)

D．0，减少mg(H＋h)

7．某大型拱桥的拱高为h，如图所示．一质量为m的汽车在以不变的速率由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是(   )

A．汽车的重力势能始终不变，重力始终不做功

B．汽车的重力势能先减小后增大，总的变化量大于零

C．汽车的重力先做正功，后做负功，总功为零

D．汽车的重力先做负功，后做正功，总功为零

8．如图所示，消防队员在水平地面上进行消防演练，设消防水带的喷嘴喷出的水流量是300L/min，水离开喷嘴的速度为20m/s，不计空气阻力，则下列说法正确的是

A．若水沿水平方向喷射，水流射程约18m

B．若水沿竖直向上喷射，水流上升的最大高度约40m

C．若水沿水平方向喷射，稳定后任一瞬间空中水约5L

D．若水沿竖直向上喷射，10s内消防车对水做的功约J

9．一质量为 m 的小物块以某一初速度沿光滑固定斜面向上运动，若它上升高度为 H，且运动中只受重力和斜面对它的支持力，则小物块的

A．动能增加了 mgH B．动能不变

C．重力势能减少了 mgH D．重力势能增加了 mgH

10．如图所示，某同学将一质量为3kg的铅球从离地1.8m高出斜向上推出，铅球运动到最高点时离地高度为2.5m．若以抛出点所在平面为重力势能的参考平面，下列说法正确的是（     ）

A．铅球在最高点时的重力势能为21J

B．铅球在地面时的重力势能为54J

C．铅球在最高点时的重力势能为75J

D．铅球在地面时的重力势能为0

11．8月5日，奥运会跳水女子单人3米跳板决赛，中国选手吴敏霞、何姿分获金银牌，关于跳水运动员在离开板到入水这一过程中运动员重力势能的分析，下列说法正确的是：

A．一直减小

B．保持不变

C．先增大后减小

D．先减小后增大

12．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。由图中数据可得(   )

A．物体的质量为1kg

B．物体受到的空气阻力是5N

C．h=2 m时，物体的动能Ek=60 J

D．物体从地面上升到最高点用时0.8s

13．—名小朋友在河边玩耍，把一些相同的小石子以不同的初速度抛向河水。不计空气阻力，从开始抛出计时，在落入水面前的任意相等时间内

A．小石子初速度越大，速度变化越小

B．小石子速度变化与初速度无关

C．若初速度大小不变，水平抛出时，小石子重力势能减少最多

D．若初速度大小不变，竖直向下抛出时，小石子动能变化大

14．下列关于重力势能的说法中，正确的是

A．物体的重力势能是属于物体和地球所共有的，单独一个物体谈不上存在重力势能

B．重力对物体做正功，物体的重力势能就会增加

C．质量为m的物体距离地面高度为h，其具有的重力势能一定为mgh

D．物体重力势能的改变只与物体始末位置的高度差有关

15．如图所示，光滑轻质挂钩下端悬挂质量为m的重物，跨在长度为L的轻绳上，开始时绳子固定在框架上等高的A、B两点，与水平方向的夹角为θ，绳子拉力为F.现保持绳长不变，将绳子右端从B点沿竖直方向缓慢移至C点，再从C点沿水平方向向左缓慢移至D点，关于绳子拉力F和重物重力势能，的变化，下列说法正确的是（    ）

A．从B移至C的过程中，拉力F保持不变

B．从B移至C的过程中重力势能逐渐变小

C．从C移至D的过程中，拉力F保持不变

D．从C移至D的过程中，重力势能逐渐变小

16．如图所示，质量为0.5 kg的小球，从桌面以上高1.2 m的A点下落到地面的B点，已知桌面高0.8 m，求：

（1）以桌面为参考平面，小球在A点和B点的重力势能．

（2）以地面为参考平面，从A到B的过程中小球重力势能的变化．(取g=10 m/s2)

17．修建高层建筑常用塔式起重机运送建筑材料,起重机先将质量为 500kg 的建筑材料以 0.5m/s 的速度竖直匀速提升了 10m,取 g=10m/s2，不计空气阻力，求：在这段时间内

（1）起重机拉力对钢材做的功；

（2）钢材增加的重力势能；

（3）起重机提升钢材的功率．

18．如图所示，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，在空中达到最高点2的高度为h.

(1)足球由位置1运动到位置2时，重力做了多少功？足球克服重力做了多少功？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？

19．一根长为2 m的质量为20 kg的均匀细铁棒平放在水平地面上．若把它完全竖立起来，铁棒的重力势能增加多少(g取10 m/s2)?

20．世界著名撑杆跳高运动员乌克兰名将布勃卡身高1.83 m，体重80 kg，他曾多次打破撑杆跳高的世界纪录，目前仍保持着6.14 m的室外世界纪录．请你探究以下两个问题(g取10 m/s2)：

(1)他跳过6.14 m时，至少克服重力做多少功？

(2)他的重力势能改变了多少？

参考答案

1．D

【解析】

【详解】

AD．小环在下滑的过程中只有重力做功，由功率的计算公式P=Fvcosα可知，力做功的功率与力的大小、速度的大小、力与速度间夹角的余弦有关。在最高点，小环的速度为零，故重力的功率、合力的功率均为零，在最低点，重力、合力均与速度的方向垂直，cosα=0，功率也为零，在小环下滑的过程中，重力、合力做功的功率均可能先增大后减小，A错误，D正确；

B．重力一直做正功，重力势能一直减少，B错误；

C．小环受重力与大环的弹力，但弹力始终与速度垂直而不做功，合力的功即等于重力做功，合力一直做正功，C错误.

2．A

【详解】

A．除重力外，物体克服阻力做功100J，故机械能减小100J，故A正确；

B．外力对物体所做的总功为2000J-100J=1900J，是正功，则根据动能定理得：动能增加1900J．故B错误；

CD．重力对物体做功为2000J，是正功，则物体重力势能减小2000J．故C D错误；

3．D

【详解】

A．根据重力做功与重力势能变化的关系可知，从a到b过程中，重力做功5J，重力势能减少了5J，即a点的重力势能比在b点多5J．故A正确，不符合题意；

B．外力对物体做的总功为W总=5J+2J=7J，根据动能定理可得，动能增加7J，则在a点的动能比在b点少7J，故B正确，不符合题意；

CD．根据“功能原理”可知，从a点到b点的过程中，除重力之外其它力做功2J，则物体的机械能增加了2J，即在a点的机械能比在b点的机械能少2J，故C正确，不符合题意；D错误，符合题意。

4．B

【详解】

A.自然界发生的山体滑坡，重力势能转化为动能，对人类产生危害，故A错误；

B.被举高的打桩用的重锤，重力势能转化为动能，为人类服务的，故B正确；

C.高楼阳台边上放着的花盆，具有的势能不是为人类服务，故C错误；

D.射箭前把弓拉满。弹性势能转化为动能，为人类服务的，故D错误；

5．A

【详解】

以地面为零势能面，坑在地面以下，所以苹果落到坑中时的重力势能为：

A. 与分析相符，故A正确；

B. 与分析不符，故B错误；

C. 与分析不符，故C错误；

D. 与分析不符，故D错误。

6．D

【详解】

以地面为零势能参考平面，则小球落地时的重力势能为：

Ep1=0

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：

ABC.由上分析可知，ABC错误；

D.由上分析可知，D正确。

7．D

【详解】

由A到B的过程中，重力先做负功，重力势能增加，后做正功，重力势能减小，整个过程中重力做的总功为零，重力势能变化量为零。

ABC.由上分析可知，ABC错误；

D.由上分析可知，D正确。

8．D

【详解】

A．若水沿水平方向喷射，则喷口高度大约1m，则时间

则水流射程约

选项A错误；

B．若水沿竖直向上喷射，水流上升的最大高度约

选项B错误；

C．若水沿水平方向喷射，稳定后任一瞬间空中水约

选项C错误；

D．若水沿竖直向上喷射，10s内喷出水，质量为m=50kg，则消防车对水做的功约

选项D正确．

9．D

【详解】

AB．物体上滑的过程中，支持力不做功，只有重力做功为：

W合=WG=-mgH

由动能定理知动能减小了mgH，选项AB错误；
CD．由重力做功与重力势能变化的关系知重力势能增加了mgH，故C错误，D正确；

10．A

【详解】

AC．最高点到零势能面的高度

，

则铅球在最高点时的重力势能为

，

故C错误，A正确；

BD．地面到零势能面的高度时的高度

，

则铅球在地面时的重力势能

，

故BD错误．

11．C

【解析】

【详解】

运动员上升过程中质量不变，高度增大，重力势能增大，在下降的过程中，质量不变，重力势能减小，所以重力势能的变化情况是先增大后减小。

A.A项与上述分析不相符，故A不符合题意；

B.B项与上述分析不相符，故B不符合题意；

C.C项与上述分析相符，故C符合题意；

D.D项与上述分析不相符，故D不符合题意。

12．BD

【详解】

A．由图知，h=4m时Ep=80J，由Ep=mgh得m=2kg，故A错误。

B．上升h=4m的过程中机械能减少△E=20J，根据功能关系可得

fh=△E

解得f=5N，故B正确；

C．h=2m时，Ep=40J，E总=90J，则物体的动能为

Ek=E总-Ep=50J

故C错误。

D．物体的初速度

从地面至h=4m用时间

故D正确。

13．BD

【详解】

AB．根据加速度定义式可知，在任意相等时间内速度变化都相等，等于gt，选项A错误，B正确；

CD．在所有抛体运动中，竖直向下抛出时，在相等时间内下降距离最大，重力做功最多，重力势能减少最多，动能变化量最大，选项C错误，D正确。

14．AD

【详解】

A．重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的，离开地球物体将不再具有重力势能．故A正确．

B．重力对物体做正功，物体的重力势能就会减小．故B错误．

C．重力势能的大小取决于零势能面的选择；若选择物体h处为零势能面；则重力势能为零．故C错误．

D．物体重力势能的改变只与物体始末位置的高度差有关．故D正确．

15．AD

【详解】

AB. 当轻绳的右端从点移到直杆最上端时，设两绳的夹角为，以滑轮为研究对象，根据平衡条件得：

得到绳子的拉力：

设绳子总长为，两直杆间的距离为，由数学知识得到：

、不变，则保持不变，所以在轻绳的右端从点移到直杆的过程中，不变，不变，则不变，但升高了，故增大，故A正确，B错误；

CD. 当轻绳的右端从点移到点时，变小，变大，则减小，减小，故减小，故D正确，C错误。

16．（1）6J；－4 J（2）减少10 J

【详解】

（1）以桌面为参考平面，
A点的重力势能为：EPA=mgh1=0.5×10×1.2J=6J
B点的重力势能为：EPB=mgh2=0.5×10×（-0.8）J=-4J
（2）从A到B的过程中小球重力势能的变化等于重力所做的负功，
即△EP=-WG=-mghAB=-0.5×10×2J=-10J

从A到B的过程中小球重力势能减小10J.

17．（1）（2）（3）

【解析】

【详解】

（1）由钢材匀速上升，得到：，故；

（2）根据功能关系可知：重力势能增加量为：；

（3）根据匀速运动可知，时间为：

则功率为：．

【点睛】

本题考查了功和功率的相关知识，注意求平均功率的方法，同时还要掌握功能关系，知道重力势能的增加量等于克服重力的功．

18．（1） , , (2) ,

【解析】

(1) 足球由位置1运动到位置2时，根据功的定义可知：

WG＝mgh·cos 180°＝－mgh

足球克服重力做功：W＝mgh

足球的重力势能增加了：ΔEp＝mgh

(2) 足球由位置2运动到位置3时，重力做功为：

WG＝mgh·cos 0°＝mgh

足球的重力势能减少了

ΔEp′＝mgh

故本题答案是：（1） , , (2) ,

点睛：本题比较简单，主要把握住功的定义 ，以及重力势能的变化如何计算即可．

19．

【解析】

试题分析：均匀细铁棒的重心的位置在其几何中心，横卧在水平地面上人若要把它完全竖立起来的过程中，重心的位置升高，人对细铁棒所做的功不能少于重力势能的增大．

人对细铁棒所做的功最少时，铁棒的重心的位置升高，人做的功为：

20．(1)4180J   (2)增加了4180J

【解析】

【详解】

(1)运动员跳过6.14m，其重心至少升高6.14m高度处．该运动员升高1.83m，重心的高度约为0.915m，故跳过6.14m的高度，至少克服重力做功：

；

(2)运动员跳到6.14m高度处过程中，其重力做负功，所以运动员的重力势能增加，克服重力做的功就等于重力势能的增加量，所以重力势能增加了4180J．