高中物理人教版 (新课标)必修24.重力势能课时作业

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修24.重力势能课时作业，共8页。试卷主要包含了物体沿不同的路径，一只100 g的球从1，55 J的负功等内容，欢迎下载使用。

1.（2010年太原模拟）关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A.重力势能的大小只由重物本身决定
B.重力势能恒大于零
C.在地面上的物体，它具有的重力势能小于零
D.重力势能实际是物体和地球所共有的
解析：选D.初学者易多选C或A.重力势能具有系统性，我们通常所说某物体具有的重力势能是多少，实际上为物体和地球所共同具有.重力势能具有相对性，只有选定了零势能点或零势能面之后，才能具体地说某物体具有的重力势能是多少.
2.一个人站在阳台上，以相同的速率，分别把三个质量相同的球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出，不计空气阻力，则三个球从抛出到落地的过程中，重力势能的变化量中（ ）
A.上抛球最大
B.下抛球最大
C.平抛球最大
D.三球一样大
解析：选D.因为初末位置的高度差相等，由重力做功的特点可知，重力做功相同.根据重力做功与重力势能的关系可知，这三个球重力势能的变化量相同，故D正确.
3.物体在运动过程中，克服重力做功为50 J，则（ ）
A.重力做功为50 J
B.物体的重力势能一定增加了50 J
C.物体的重力势能一定减小了50 J
D.重力做了50 J的负功
解析：选BD.克服重力做功50 J，即重力做负功50 J，重力势能增加50 J，B、D正确.
4.物体沿不同的路径（1）和（2）从坡顶A滑到坡底B，如图7-4-10所示，重力做功分别为W1、W2，则（ ）
图7-4-10
A.W1＜W2
B.W1＞W2
C.W1=W2
D.条件不够，无法比较
解析：选C.重力做功只和初、末位置的高度差有关，和物体运动的路径无关.本题中物体从A沿不同的路径到达B点，初末位置相同，故重力做的功相同.
5.大型拱桥的拱高为h，弧长为L，如图7-4-11所示，质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中，以下说法中正确的是（ ）
图7-4-11
A.由A到B的过程中，汽车的重力势能不变，重力始终不做功
B.由A到B的过程中，汽车的重力势能的变化量为零，重力做的总功等于零
C.汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为零，重力先做正功，后做负功，总功为零
D.汽车的重力势能先增大后减小，上坡时重力做负功，下坡时重力做正功，总功为零
解析：选BD.因为A、B在同一高度上，汽车在运动过程中，位置先升高后降低，所以重力先做负功，后做正功，总功为零；重力势能先增大后减小，总的变化量等于零.
6.一只100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m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（g取10 m/s2）（ ）
A.重力做功为1.8 J
B.重力做了0.55 J的负功
C.球的重力势能一定减少0.55 J
D.球的重力势能一定增加1.25 J
解析：选C.重力的功W=mgΔh=mg（h1-h2）=0.55 J，因此重力势能减少0.55 J，C正确.
7.要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质正立方体翻倒，推力对它做功至少为（ ）
A.
B. /2
C.
D.
解析：选D.推力对物体所做的功，增加了物体的重力势能，即WF=ΔEp，，正确选项为D.
8.物体做自由落体运动，其相对于地面的重力势能与下落速度的关系如图7-4-12所示，其中正确的是（ ）
图7-4-12
解析：选C.若下落高度为h，则h=v2/2g，减少的重力势能为：mgh=mgv2/2g=mv2/2.
相对于地面的重力势能为：
Ep=mgh0-mgh=mgh0-mv2/2,
式中h0为起始高度，即Ep与v的关系图象为抛物线的一部分，故C正确.
9.如图7-4-13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的轻弹簧处于原长，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（开始时弹簧处于原长）是H，则物体重力势能的增加量为（ ）
图7-4-13
A.MgH
B.MgH+（Mg）2/k
C.MgH-（Mg）2/k
D.MgH-Mg/k
解析：选C.物体离开地面时，弹簧伸长x=Mg/k
重物上升的高度h=H-x
重力势能增加量Ep=Mgh=MgH-
（Mg）2/k
所以正确答案为C.
10.质量为3 kg的物体放在高4 m的平台上，求：（g取10 m/s2）
（1）物体相对于平台表面的重力势能是多少？
（2）物体相对于地面的重力势能是多少？
（3）物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？
解析：（1）以平台为参考平面，物体的重力势能为0.
（2）以地面为参考平面，物体的重力势能
Ep=mgh=3×10×4 J=120 J.
（3）以地面为参考平面，物体落到地面，重力势能变化了ΔEp=0-120 J=-120 J，
即重力做功120 J.
答案：（1）0（2）120 J（3）-120 J 120 J
11.（2010年南昌高一检测）如图7-4-14所示，杠中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m、m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？
图7-4-14
解析：重力对小球a做的功为
W1=2m·g·L
重力对小球b做的功为W2=-mgL
则重力对由a、b组成的系统所做的总功为：
WG=W1+W2=2mgL+（-mgL）=mgL.
因为WG＞0，所以系统的重力势能减少，且减少了mgL.
答案：小球a和b构成的系统重力势能减少，且减少了mgL
12.如图7-4-15所示，在半径为R质量分布均匀的铅球中挖取一球形空穴，空穴与原球面最高点相切，并通过铅球的球心，在未挖去空穴前铅球的质量为M，求挖去空穴后的铅球相对水平地面的重力势能是多大？
图7-4-15
解析：被挖去空穴后的铅球重心位置不便于确定，所以不易直接用势能公式求得势能，但是我们可以利用被挖后的势能与挖掉的空穴的重力势能之和即为被挖前铅球的势能间接求得，挖前球的质量M=4ρ/3·πR3，
重力势能EpM=MgR，
挖去空穴的质量m=4ρ/3·π（R/2）3= M /8，
重力势能Epm=mg·（R+R/2）=3 mgR /2=3 MgR /16,
所以被挖后铅球的重力势能
Ep=EpM-Epm=MgR（1-3/16）=13 MgR /16.
答案：13 MgR/16