高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能随堂练习题，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2019人教版 必修二 第八章 第二节 重力势能 课时训练一、单选题1．质量为m的某同学在背越式跳高过程中，恰好越过高度为h的横杆，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　）A．起跳阶段，地面对人的弹力不做功B．上升过程中，重力势能增加mghC．从起跳最低点到上升最高点过程先失重后超重D．刚接触海绵垫时，在竖直方向即做减速运动2．关于重力势能和弹性势能，下列说法正确的是（　　）A．发生形变的物体一定具有弹性势能B．和所有的矢量一样，重力势能的正负代表重力势能的方向C．重力势能的大小与零势能面的选取有关D．若规定弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为0，则弹簧压缩时弹性势能是负值，弹簧伸长时弹性势能为正值3．2012年9月16日，首届矮寨国际低空跳伞节在湖南吉首市矮寨大桥拉开帷幕。来自全球17个国家的42名跳伞运动员在矮寨大桥上奉献了一场惊险刺激的低空跳伞极限运动表演。他们从离地350米高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。如图所示，假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是A．物体的重力势能减少了B．物体的动能增加了C．物体克服阻力所做的功为D．物体的机械能增加了4．物体沿光滑斜面向下加速滑动，在运动过程中物体的（　　）A．重力势能逐渐增加，动能也逐渐增加B．重力势能逐渐增加，动能逐渐减少C．重力势能逐渐减少，动能也逐渐减少D．重力势能逐渐减少，动能逐渐增加5．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为（　　）A．0   mgH B．–mgh     mghC．-mgh     mg（h+H） D．mgH  mg(h+2H）6．下列各组物理量均为矢量的是（　　）A．位移、时间、速度B．速度、加速度、功C．力、功率、重力势能D．力、速度变化量、重力加速度7．如图所示，质量分布均匀的球位于水平地面上，球的质量为m、半径为R。以地面为参考平面，球的重力势能为（   ）A．mgR B． C．0 D．-mgR8．关于重力势能，下列说法中正确的是（　　）A．放在地面上的物体重力势能一定为零B．物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C．重力势能的变化量与零势能面的选取无关D．一个物体的重力势能从﹣10J变化到4J，重力势能减少了9．沿平直公路匀速行驶的汽车上，固定着一个正四棱台，其上、下台面水平，如图为俯视示意图。在顶面上四边的中点a、b、c、d沿着各斜面方向，同时相对于正四棱台无初速释放4个相同小球。设它们到达各自棱台底边分别用时Ta、Tb、Tc、Td，到达各自棱台底边时相对于地面的机械能分别为Ea、Eb、Ec、Ed（取水平地面为零势能面，忽略斜面对小球的摩擦力）。则有（     ）A．，B．，C．，D．，10．把一本质量为1.0 kg的书，从距地面1.2 m高的书架移到距地面2.0 m高的书架，这本书的重力势能增加了（　　）A．0.8 J B．8 J C．-8 J D．20 J11．若物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B，如图所示，则重力所做的功为A．沿路径Ⅰ重力做功最大B．沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大C．沿路径Ⅱ重力做功最大D．条件不足不能判断12．下列运动中的物理量，不变的是（　　）A．平抛运动中的重力势能 B．平抛运动中的加速度C．匀速圆周运动中的线速度 D．匀速圆周运动中的向心加速度 二、多选题13．质量为m的物体从离湖面高为处由静止释放，最终落在距湖面为的湖底，如图所示，在此过程中（　　）A．重力对物体做的功为 B．重力对物体做的功为C．物体的重力势能增加了 D．物体的重力势能减少了14．质量为2kg的物体在竖直向上的恒定拉力作用下由静止开始向上运动，当速度为2m/s时，位移为2m，下列说法中正确的是（g取10m/s2）（　　）A．拉力对物体做功4J B．合外力对物体做功4JC．重力对物体做功40J D．物体机械能增加44J15．如图所示，一半径为R的竖直光滑圆轨道固定在倾角为37°的静止斜面上，圆轨道与斜面相切于N点，MN为圆轨道的直径。一个质量为m的小球恰好能在圆轨道内侧做圆周运动。重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则（　　）A．小球过M点时的速度等于B．小球过M点时的速度大于C．小球从M点运动到N点过程中重力势能变化量为2mgRD．小球从M点运动到N点过程中重力势能变化量为16．某人用手将1Kg物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s（g取10m/s2），则下列说法正确的是（  ）A．手对物体做功12J B．合外力做功2JC．合外力做功12J D．物体克服重力做功2J17．如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则（　　）A．重力对两物体做功相同B．重力的平均功率相同C．到达底端时，重力的瞬时功率PA＜PBD．到达底端时，两物体的速度相同18．质量为1kg的物体静止在水平粗糙的地面上，在一水平外力F的作用下运动，如图甲所示，外力F和物体克服摩擦力Ff做的功W与物体位移x的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。下列分析正确的是（　　）A．物体与地面之间的动摩擦因数为0.5B．物体运动的位移为13mC．物体在前3m运动过程中的加速度为3m/s2D．x＝9m时，物体的速度为m/s19．在一次演示实验中，一个压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一个小球，测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滚动的距离L如下表所示由此表可以归纳出小球滚动的距离L跟弹簧压缩的距离d之间的关系，并猜测弹簧的弹性势能跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是选项中、是常量　　 实验序号1234 A． B． C． D．20．关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是（　　）A．弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C．势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关D．重力势能和弹性势能都是状态量 三、解答题21．从离地足够高处无初速度释放一小球，小球质量为0.2 kg，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考平面.求：（1）第2 s末小球的重力势能；（2）3 s内重力所做的功及重力势能的变化；（3）3 s内重力对小球做功的平均功率.22．一只质量为2kg的小球，从距水平地面5m高的点以10m/s的初速度水平抛出．不计空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2．求：(1)小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能；(2)小球在空中飞行的时间；(3)小球抛出的水平距离．23．树上与A等高的P处有一个质量m=0.3kg的苹果，先被果农摘下放置在B处的篮子里，然而篮子不慎倾斜，该苹果下落至地面，后又滚落至坑底D处。若g=10m/s2，则该苹果从P到D的过程中（1）重力势能的变化量为？（2）此苹果从P到C的过程中受力过于复杂，试说明此过程能求出重力做功的数值吗？为什么？。（回复“能”或“不能”，并说明原因）24．如图所示，水平弹簧劲度系数k=500N/m。用一外力推物块，使弹簧压缩10cm而静止。突然撤去外力F，物块被弹开，则弹簧弹开物块的过程中，弹簧对物块做了多少功？弹性势能的变化量是多少？（弹簧与物块不连接）25．用竖直向上大小为30 N的力F，将质量为2 kg的物体从地面由静止提升2m（g=10 m/s2）。求在这一过程中：（1）拉力F做功为多少？ （2）重力做功为多少？26．如图a所示，轨道OA可绕轴O在竖直平面内转动，轨道长L＝2m，摩擦很小可忽略不计．利用此装置实验探究物块在力F作用下加速度与轨道倾角的关系．某次实验，测得力F的大小为0.6N，方向始终平行于轨道向上，已知物块的质量m＝0.1kg．实验得到如图b所示物块加速度与轨道倾角的关系图线，图中a0为图线与纵轴交点，θ1为图线与横轴交点．（重力加速度g取10m/s2）问：（1）a0为多大？（2）倾角θ1为多大？此时物块处于怎样的运动状态？（3）当倾角θ为30，若物块在F作用下由O点从静止开始运动1.6s，则物块具有的最大重力势能为多少？（设O所在水平面的重力势能为零）27．如图所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m高的支架上。（取，支架未画出）(1)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？(2)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
参考答案：1．A【详解】A．起跳阶段，地面对人的弹力作用点始终没有离开地面，并没有向上的位移，故地面对人的弹力不做功。故A正确；B．上升过程中，重心高度增加小于h，则人的重力势能增加小于mgh，故B错误；C．起跳到上升过程，加速度先向上，后向下，所以该先同学先超重后失重，故C错误；D．刚接触海绵垫时，重力大于海绵垫的弹力，加速度向下，该同学在竖直方向上向下加速运动，当海绵垫的弹力大于该同学的重力后，该同学即做减速运动，故D错误。故选A。2．C【详解】A．若物体发生的形变是非弹性形变，则会没有弹力作用，物体就不具有弹性势能，故A错误；B．重力势能是标量，有正负之分，但其正负不表示方向，故B错误；C．重力势能是相对量，其大小与零势能面的选取有关，故C正确；D．根据功能关系可知，弹簧压缩和拉长时，弹簧均要克服外力做功，故弹簧的弹性势能均增大，故无论是压缩还是伸长，弹性势能均为正值，故D错误。故选C。3．B【详解】A．在运动员下落h的过程中，重力势能减少了，选项A错误；B．根据动能定理，物体的动能增加了选项B正确；C．物体所受的阻力为则克服阻力所做的功为，选项C错误；D．根据能量关系可知，物体的机械能减小了，选项D错误。故选B。4．D【详解】物体沿光滑斜面向下加速滑动，重力做正功，重力势能减小，合外力做正功，动能增加。故选D。5．B【详解】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WG=mgh故选B。6．D【详解】A．位移和速度是矢量，而时间是标量，A错误；B．速度和加速度是矢量，而功是标量，B错误；C．力是矢量，而功率和重力势能是标量，C错误；D．力、速度变化量和重力加速度都是矢量，D正确。故选D。7．A【详解】以地面为参考平面，球的重心高度为R，所以球的重力势能为mgR。故选A。8．C【详解】A．地面上的物体重力势能与零势能面的选取有关，A错误；B．如果物体在零势能面上方，物体与零势能面的距离越大，重力势能越大，如果物体在零势能面下方，物体与零势能面的距离越大，重力势能反而是越小，B错误；C．重力势能的变化量只与高度差有关，与零势能面的选取无关，C正确；D．一个物体的重力势能从-10J变化到4J，重力势能增加了，D错误。故选C。9．B【详解】以棱台为参考系，以释放点为原点建立坐标系。水平方向的加速度竖直加速度相对于棱台水平位移竖直位移四个小球的竖直位移y均相同，故所用时间相同，即根据功的定义可知，重力对四个小球做功相等，因a受支持力与运动方向成锐角，做正功，而c受支持力与运动方向成钝角，做负功，b、d受到的支持力与运动方向垂直，不做功； 故前者水平速度大，故落地时的机械能关系为故B正确，ACD错误。故选B。10．B【详解】这本书的重力势能增加量为故选B。11．B【详解】物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B，初末位置一样，路径不同，根据重力做功的特点只跟始末位置有关，跟路径无关得：w G =mgh，故选B．12．B【详解】A． 做平抛运动的物体，重力做了正功，可知物体的重力势能减小，故A错误；B． 做平抛运动的物体只受重力作用，加速度等于重力加速度，做匀变速曲线运动，即加速度不变，故B正确；C． 匀速圆周运动中的线速度，方向始终改变，故C错误；D． 做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，物体的加速度即为向心加速度，一直指向圆心位置，即向心加速度的方向改变，故D错误。故选B。13．BD【详解】AB．重力对物体做的功为选项A错误，B正确；CD．重力对物体做正功，则物体的重力势能减少了选项C错误，D正确。故选BD。14．BD【详解】A．拉力对物体做功A错误；B．合外力对物体做功B正确；C．重力对物体做功C错误；D．由能量关系可知，物体机械能增加量等于拉力的功，即为44J，D正确。故选BD。15．BD【分析】小球通过轨道最高点时恰好与轨道间没有相互作用力，故由重力提供向心力，根据圆周运动向心力公式即可得出最高点的速度；然后与M点的速度比较即可；根据重力做功求出小球重力势能的变化。【详解】AB．设小球通过轨道最高点时速度的大小为，根据题意和圆周运动向心力公式得解得小球从M点到最高点的过程中，只有重力做负功，所以小球在最高点的速度小于小球在M点的速度，故A错误B正确；CD．由几何关系可知，M与N之间的高度差所以小球从M点运动到N点过程中重力势能变化量为故C错误D正确。故选BD。16．AB【详解】分析物体的运动的情况可知，物体的初速度的大小为0，位移的大小为1m，末速度的大小为2m/s，由导出公式：v2-v02=2ax可得，加速度a=2m/s2，由牛顿第二定律可得，F-mg=ma，所以F=mg+ma=12N，手对物体做功W=FL=12×1J=12J，故A正确；合力的大小为ma=2N，所以合力做的功为2×1=2J，所以合外力做功为2J，故B正确，C错误；重力做的功为WG=mgh=-10×1=-10J，所以物体克服重力做功10J，故D错误；故选AB．【点睛】本题考查的是学生对功的理解，根据功的定义可以分析做功的情况；同时注意功能关系，明确重力做功恒量重力势能的变化量；合外力做功恒等于动能的改变量．17．AC【详解】A、两物体下降的高度相同，则重力做功相等，故A正确．B、设斜面的倾角为θ，高度为h，自由落体运动的时间，沿斜面匀加速运动过程有：，解得，可知两物体运动的时间不同，根据，平均功率不同，故B错误.CD、根据动能定理知，自由落体运动和沿斜面匀加速到达底端的速度大小相等，方向不同，设该速度为v，对于B，有：PB＝mgv，PA＝mgvsinθ，则PA＜PB，故C正确，D错误.18．CD【详解】A．在W-x图中，斜率是力．由：Wf＝Ffx对应题图乙可知，物体与地面之间的滑动摩擦力Ff＝2 N，由Ff＝μmg可得：μ＝0.2选项A错误；B．当物体停止运动时，根据动能定理xm＝＝13.5 m物体的最大位移为13.5m，选项B错误。C．由WF＝Fx对应题图乙可知，前3 m内，拉力F1＝5 N，3～9 m内拉力F2＝2 N，物体在前3 m内的加速度：a1＝＝3m/s2选项C正确；D．由动能定理得：WF－Ffx＝mv2其中WF=27J，可得x＝9 m时，物体的速度为v＝3m/sD正确；故选CD。19．BD【分析】先从实验数据得出小球滚动的距离L跟弹簧压缩的距离d之间的关系，弹簧释放后，小球在弹簧的弹力作用下加速，小球在粗糙水平面滚动的距离s，从能量转化的角度得弹簧的弹性势能转化为由于小球在粗糙水平面滚动产生的内能，列出等式求解．【详解】AB．由表中数据可看出，在误差范围内，L正比于，即，选项A错误，B正确；CD．弹簧释放后，小球在弹簧的弹力作用下加速，小球在粗糙水平面滚动的距离s，从能量转化的角度得弹簧的弹性势能转化为由于小球在粗糙水平面滚动产生的内能，列出等式，f为摩擦力，恒量．所以正比于，即.选项C错误，D正确；故选BD.【点睛】本题关键根据运动学的知识测定小钢球弹出的速度，得到弹性势能的数值，从而确定弹性势能与弹簧压缩量的关系．20．ACD【详解】A．弹性势能是指发生弹性形变的物体各部分之间相互作用而具有的能量，A正确；B．重力势能和弹性势能都是相对的，与零势能的位置相关，B错误；C．势能也叫位能，与相互作用的物体的相对位置有关，C正确；D．重力势能和弹性势能都是状态量，都是在某个状态时所具有的能量，D正确。故选ACD。21．（1）-40J；（2）90J  重力势能减少90J；（3）30W【详解】(1)第2 s末小球下降的高度为：取最高点所在水平面为零势能参考平面.，第2 s末小球的重力势能为：(2)3 s内小球下降的高度为：3 s内重力所做的功：重力势能的变化量为减少90J．(3)3 s内重力对小球做功的平均功率.22．(1)EP＝100J (2)t=1s  (3)x＝10m【详解】（1）由EP＝mgh，代入数据得小球刚抛出时相对于水平地面的重力势能：EP＝2×10×5J＝100J（2）由h=gt2，得： 代入数据得小球在空中飞行的时间：t＝s＝1s  （3）由x＝v0t，代入数据得：x＝10×1＝10m23．（1）15.6J；（2）能；重力重力做功与路径无关，只与初末两态的位置有关。【详解】（1）该苹果从P到D的过程中，重力势能的减小量为（2）能求出从P到C苹果重力做功的数值；因重力重力做功与路径无关，只与初末两态的位置有关。24．2.5 J；2.5 J【详解】弹簧的弹力遵循胡克定律，根据胡克定律可作出图象如图所示弹开过程弹力逐渐减小，当恢复原长时弹力为零，根据图象所围面积表示在这一过程中的功，有在弹簧弹开物块的过程中，弹力做正功，由弹力做功与弹性势能变化的关系可知，弹性势能的减少量为25．（1）60J；（2）-40J【详解】（1）拉力F做功为（2）重力做功为多少26．(1)6m/s2；(2) 370；物块可能沿斜面向上匀速运动；可能沿斜面向下匀速运动；静止； (3)0.768J【详解】（1）θ=00，木板水平放置，此时物块的加速度为a0   由牛顿第二定律，得：F合＝F＝ma0     解得  a0＝F/m=0.6/0.1m/s2=6m/s2     （2）当木板倾角为θ1时，a=0，则F=mgsinθ1，解得θ1=370；物块可能沿斜面向上匀速运动；可能沿斜面向下匀速运动；静止；（3）当木板倾角为θ=300时，对物块由牛顿定律得：F-mgsinθ＝ma1 0.6-0.1×10×0.5＝0.1a1解得   a1＝1m/s2    v1＝a1t=1×1.6m/s =1.6m/s    s1＝a1t2= ×1×1.62 m =1.28 m    撤去F后，物块沿斜面向上做匀减速运动．对物块由牛顿定律得：mgsinθ＝ma2a2＝gsin300＝10×0.5 m/s2=5m/s2     因为s1+s2<L=2m    所以物块上滑不会脱离轨道，滑到速度为零时，势能最大  以O处为零势能面，物块具有的最大重力势能为：Ep＝mg（s1+s2）sin300=0.1×10×（1.28+0.256）×0.5J=0.768J27．（1）24J，减少了8J；（2）8J，减少了8J【详解】（1）以地面为参考平面，物体的高度因而物体具有的重力势能为物体落至桌面时，重力势能物体重力势能的变化量为即重力势能减少了8J。（2）以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度，因而物体具有的重力势能为物体落至桌面时，重力势能物体重力势能的变化量为即重力势能减少了8J。