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【备战2022】高考物理选择题专项练习集:重力势能 重力做功与重力势能改变的关系(成都专栏)
展开一、单项选择题(共26小题;共104分)
1. 当重力对物体做正功时,关于物体的重力势能和动能可能的变化情况,下面说法中正确的是
A. 重力势能一定增加,动能一定减小
B. 重力势能一定减小,动能一定增加
C. 重力势能一定减小,动能不一定增加
D. 重力势能不一定减小,动能一定增加
2. 下列关于重力势能的说法正确的是
A. 物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定
B. 物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大
C. 一个物体的重力势能从 −5 J 变化到 −3 J,重力势能增加了
D. 在地面上的物体具有的重力势能一定等于零
3. 类似电势的定义,我们把质点在地面附近某点的重力势能与质点质量的比值叫做该点的重力势,则以地面为参考平面,离地面竖直高度为 h 处的重力势为
A. gB. −gC. ghD. −gh
4. “飞流直下三千尺,疑是银河落九天”是唐代诗人李白描写庐山瀑布的佳句。瀑布中的水从高处落下的过程中
A. 重力势能增加
B. 重力势能减少
C. 重力对水做的功大于水重力势能的改变量
D. 重力对水做的功小于水重力势能的改变量
5. 以下说法中不正确的是
A. 重力做功与路径无关
B. 物体上升重力做负功
C. 物体下落重力做正功
D. 重力对物体做正功,物体的重力势能增加
6. 下列关于重力势能的说法中正确的是
A. 重力势能是以重力存在为前提的,它的大小不随物体与地球间相对位置的变化而变化
B. 一个质量为 m 的物体在距地面高度为 h 处所具有的重力势能一定为 mgh
C. 重力势能的改变量与零势能面的选取有关
D. 重力势能是属于地球和物体所共有的,单独一个物体是谈不上存在重力势能的
7. 质量相等的实心木球和铁球放在同一水平面上,形状和大小不能看成质点,以地面为零势能面,两球的重力势能相比较
A. 铁球大B. 木球大C. 一样大D. 无法比较
8. 选择不同的水平面作参考平面,物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量
A. 都具有不同的数值
B. 都具有相同的数值
C. 前者具有相同数值,后者具有不同数值
D. 前者具有不同数值,后者具有相同数值
9. 一滑雪运动员沿斜坡滑下,快慢保持不变。这一过程中,该运动员的
A. 动能减少B. 重力势能减少C. 重力势能不变D. 机械能不变
10. 一物体在自由下落过程中,重力做了 2 J 的功,则
A. 该物体重力势能减少,减少量小于 2 J
B. 该物体重力势能减少,减少量等于 2 J
C. 该物体重力势能减少,减少量大于 2 J
D. 该物体重力势能增加,增加量等于 2 J
11. 如图所示,质量为 m 的小球,用一长为 l 的细线悬于 O 点,将悬线拉直成水平状态,并给小球一个竖直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 处时会以 D 为圆心做圆周运动,并经过 C 点,若已知 OD=23l,重力加速度为 g,则小球由 A 点运动到 C 点的过程中
A. 重力做功 13mgl,重力势能减少 13mgl
B. 重力做功 53mgl,重力势能减少 53mgl
C. 重力做功 23mgl,重力势能减少 23mgl
D. 重力做功 13mgl,重力势能增加 13mgl
12. 关于重力势能,下列说法中正确的是
A. 物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定
B. 物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大
C. 一个物体的重力势能从 −5 J 变化到 −3 J,重力势能减少了
D. 重力势能的减少量等于重力对物体做的功
13. 一位高三学生以恒定的速率从学校教学楼的一层上到四层,该同学上楼过程中克服自身重力做的功最接近的是
A. 60 JB. 6.0×102 JC. 6.0×103 JD. 6.0×104 J
14. 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 mg(H−h)B. mgh,增加 mg(H+h)
C. −mgh,减少 mg(H+h)D. −mgh,增加 mg(H−h)
15. 如图所示,一位小朋友在同一高度分别沿两种滑梯滑到水平地面上,此过程中
A. 沿滑梯 1 重力做功最大B. 沿滑梯 2 重力做功最大
C. 沿滑梯 1 和 2 重力做功相等D. 条件不足不能判断
16. A 、 B 两物体质量均为 m,分别放在桌面和水平地面上,桌面高 h,如图所示。关于两物体的重力势能,下面说法正确的是
A. A 物体有重力势能,B 物体没有重力势能
B. A 物体重力势能一定为 mgh,B 物体重力势能一定为零
C. A 物体重力势能一定为零,B 物体重力势能一定为 mgh
D. A 物体的重力势能一定大于 B 物体的重力势能
17. 质量相同的立方体木块和铁块,放在同一水平桌面上,用力使它们绕地面的一条棱转动 90∘ 的过程中,如图所示,克服重力做功分别为 W木 和 W铁,则
A. W木=W铁 B. W木
18. 一个物体在距地面高 H 处从静止开始自由下落,在最初三个连续相等的时间内,重力势能减少量之比是
A. 1:3:5 B. 1:2:3 C. 12:32:52 D. 12:22:32
19. 如图所示,质量为 M 的物体放在水平地面上,物体上方安装一劲度系数为 k 的轻弹簧,在弹簧处于原长时,用手拉着其上端 P 点缓慢地向上移动,直到物体脱离地面向上移动一段距离。在这一过程中,P 点的位移为 H,则物体重力势能的增加量为
A. MgH B. MgH+M2g2k C. MgH−M2g2k D. MgH−Mgk
20. 在 2015 年世界蹦床锦标赛中,中国队包揽了女子单人蹦床比赛的金牌和银牌。对于运动员身体保持直立状态由最高点下落至蹦床的过程(如图所示),若忽略空气阻力,关于运动员所受重力做功、运动员的重力势能,下列说法中正确的是
A. 重力做负功,重力势能增加B. 重力做负功,重力势能减少
C. 重力做正功,重力势能减少D. 重力做正功,重力势能增加
21. 一物体在自由下落过程中,重力做了 2 J 的功,则
A. 该物体重力势能减少,减少量小于 2 J
B. 该物体重力势能减少,减少量大于 2 J
C. 该物体重力势能减少,减少量等于 2 J
D. 该物体重力势能增加,增加量等于 2 J
22. 关于重力做功与重力势能的改变,下述说法中正确的是
A. 物体从 A 点沿不同的路径运动到 B 点,重力势能的变化相同
B. 物体在重力和弹力作用下做匀速运动,物体的重力势能一定不变
C. 重力对物体做正功,物体的重力势能增加
D. 重力对物体做的功,等于物体的重力势能
23. 起重机将质量为 100 kg 的物体从地面提升到 10 m 高处,取 g=10 m/s2,在这个过程中,下列说法中正确的是
A. 重力做正功,重力势能增加 1.0×104 J
B. 重力做正功,重力势能减少 1.0×104 J
C. 重力做负功,重力势能增加 1.0×104 J
D. 重力做负功,重力势能减少 1.0×104 J
24. 关于重力做功和重力势能,下列说法正确的是
A. 重力做功与物体运动的路径有关
B. 重力对物体做负功时,物体的重力势能一定减小
C. 重力势能为负值说明物体在零势能面以下
D. 重力势能的变化与零势能面的选取有关
25. 物体在上升的过程中,下列说法正确的是
A. 重力做正功,重力势能增加B. 重力做正功,重力势能减小
C. 重力做负功,重力势能增加D. 重力做负功,重力势能减少
26. 如图所示,质量为 m 的小球,从桌面以上 h 高处的 A 点下落到地面上的 B 点,桌面的高度为 H,若选桌面为参考平面,设小球在 A 、 B 两点的重力势能分别为 Ep1 和 Ep2,则
A. Ep1=−mgh;Ep2=mgH B. Ep1=mg(h+H);Ep2=0
C. Ep1=mgh;Ep2=−mgH D. Ep1=0;Ep2=−mg(h+H)
二、双项选择题(共4小题;共16分)
27. 如图所示,一小球贴着光滑曲面自由滑下,依次经过 A 、 B 、 C 三点。以下表述正确的是
A. 若以地面为参考平面,小球在 B 点的重力势能比 C 点大
B. 若以 A 点所在的水平面为参考平面,小球在 B 点的重力势能比 C 点小
C. 若以 B 点所在的水平面为参考平面,小球在 C 点的重力势能大于零
D. 无论以何处水平面为参考平面,小球在 B 点的重力势能均比 C 点大
28. 关于重力势能,下列说法中正确的是
A. 重力势能的大小与所选的参考平面有关
B. 在同一个参考平面,重力势能 −5 J 小于 −10 J
C. 重力做正功,重力势能增加
D. 物体的重力势能是物体和地球所共有的
29. 某学习小组对重力势能的理解提出了以下几种说法,你认为正确的是
A. 重力势能的变化只跟物体所处的始、末位置有关,与物体实际经过的路径无关
B. 重力势能的变化只跟重力做功有关,和其他力是否做功及做功多少无关
C. 重力势能是矢量,物体位于地球表面以上时重力势能才能为正值
D. 重力势能的增量等于重力对物体做的功
30. 如图所示,质量相同的 A 、 B 两小球用长度不同的两轻绳悬于等高的 O1 、 O2 点,绳长 LA 、 LB 的关系为 LA>LB,将轻绳水平拉直,并将小球 A 、 B 由静止开始同时释放,取释放的水平位置为零势能参考平面,则下列说法正确的是
A. 在下落过程中,当两小球到同一水平线 L 上时具有相同的重力势能
B. 两小球分别下落到最低点的过程中减少的重力势能相等
C. A 球通过最低点时的重力势能比 B 球通过最低点时的重力势能大
D. A 、 B 两小球只要在相同的高度,它们所具有的重力势能就相等
答案
第一部分
1. C
2. C
【解析】物体的重力势能与参考平面的选取有关,同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同,A选项错;物体在零势能面以上,距零势能面的距越大,重力势能越大,物体在零势能面以下,距零势能面的距离越大,重力势能越小,B选项错;重力势能的正、负号表示大小,−5 J 的重力势能小于 −3 J 的重力势能,C选项对;只有选地面为零势能面时,地面上的物体的重力势能才为零,否则不为零,D选项错。
3. C
4. B
【解析】根据 ΔEP=−WG 可知:瀑布中的水从高处落下的过程中重力做正功,重力势能减小,重力对水做的功等于水重力势能的改变量。
5. D
6. D
7. B
8. D
9. B
10. B
11. A
【解析】小球由 A 点运动到 C 点的过程中,小球下落的高度为 h=13l,故重力做功 WG=mgh=13mgl,重力做正功,重力势能减少 13mgl,选项A正确。
12. D
13. C
【解析】人的重力为 G=mg=60×10=600 N,
人升高的高度为 h=3×3=9 m,
该同学上楼过程中克服自身重力做的功为 W=Gh=600 N×9 m=5400 J,
故最接近的是 6.0×103 J,故ABD错误,C正确。
14. C
15. C
16. D
17. C
18. A
19. C
【解析】物体离开地面时,弹簧的伸长量 x=Mgk,物体上升的距离 h=H−x,则物体重力势能的增加量 ΔEp=Mgh=MgH−M2g2k,故C选项正确。
20. C
【解析】运动员身体保持直立状态由最高点下落至蹦床的过程中,重力方向与位移方向相同,则重力做功正功,重力势能减少,故ABD错误,C正确。
21. C
【解析】在自由下落过程中,重力做了 2 J 的功,重力势能减少 2 J,故C正确,A、B、D错误。
故选C。
22. A
【解析】物体从 A 点沿不同路径运动到 B 点,重力做功相同,则重力势能变化相同,故A正确;
物体在重力和弹力作用下向下或向上匀速运动,重力势能将会变化,故B错误;
重力做正功,重力势能减小,重力做负功,重力势能增大。重力所做的功等于重力势能的变化量,故 C、D错误。
23. C
【解析】物体上升,位移方向与重力方向相反,重力做负功,重力势能增加,
W=mgh=100×10×10=1.0×104 J。
24. C
【解析】重力做功与路径无关,只与初末位置有关,故A错误;
当重物对物体做负功时,物体克服重力做功时,物体上升,重力势能一定增加,故B错误;
重力势能为负值说明高度为负,即物体在零势能参考平面以下,故C正确;
重力势能具有相对性,重力势能的大小与零势能参考面的选取有关;但是重力势能的变化仅仅与重力做功的多少有关,故D错误;
25. C
【解析】物体在上升的过程中,位移向上,重力向下,故重力做负功;物体升高,故重力势能增加。
26. C
【解析】以桌面为零势能参考平面,小球在 A 点相对于参考平面的高度为 h,重力势能为 Ep1=mgh;
小球在 B 点相对于参考平面为 −H,重力势能为 Ep2=−mgH。
第二部分
27. A, D
28. A, D
【解析】重力势能有相对性,其大小与所选的参考平面有关,选项A正确;
在同一个参考平面,重力势能 −5 J 大于 −10 J,选项B错误;
重力做正功,重力势能减小,选项C错误;
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D正确。
29. A, B
【解析】重力势能的变化只跟物体所处的初、末位置有关,与物体实际经过的路径无关,故A正确;
重力做功,物体重力势能变化,重力势能的变化只跟重力做功有关,和其他力做功多少无关,故B正确;
重力势能是标量,只有大小,没有方向,重力势能的正负不表示方向,与零势能面的选取有关,故C错误;
重力势能的变化量等于重力对物体做的功的负值,故D错误。
30. A, D
【解析】下落过程中,当两小球到同一水平线 L 上时,因它们的质量相同,则具有相同的重力势能,故A正确;根据重力势能的变化与重力及下落的高度有关知两小球分别下落到最低点的过程中减少的重力势能不相等,故B错误;取释放的水平位置为零势能参考平面,则根据重力势能的定义知,A 球通过最低点时的重力势能比 B 球通过最低点时的重力势能小,故C错误;两小球只要在相同的高度,它们所具有的重力势能就相等,故D正确。
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