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沪科技版（2020）必修第二册第四节 重力势能精品同步练习题
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这是一份沪科技版（2020）必修第二册第四节 重力势能精品同步练习题，文件包含沪科版2020高中物理必修第七章第四节《重力势能》课时作业原卷版docx、沪科版2020高中物理必修第七章第四节《重力势能》课时作业解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共11页， 欢迎下载使用。
1.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Ⅱ重力做功最大
（C）沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大 （D）条件不足不能判断
【答案】C
【解析】重力做功与路径无关，根据WG=mgh知，C对，ABD错
2．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的 （B）重力势能恒大于零
（C）在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 （D）重力势能实际上是物体和地球所共有的
【答案】D
【解析】A、根据EP=mgh知，重力势能大小与重力和距零势能面的高度有关，A错；B、根据零势能面的选择，重力势能可以大于0也可以小于0，B错；C、零势能面选择不同，地面上物体的重力势能也不一定等于零，C错；D、由于重力是地球对物体施加的，因此重力势能为物体与地球共有，D对。
3.质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示。如果以桌面为参考平面，那么小物块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）－mgh，增加mg（H－h）（D）－mgh，减少mg（H＋h）
【答案】D
【解析】以桌面为参考平面，则小物块落地时的重力势能为-mgh；整个过程中重力势能减小量为mg（H＋h），D对。
4.升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为（ ）
（A）mgh（B）mgh+mah
（C）mah（D）mgh﹣mah
【答案】A
【解析】物体增加的重力势能等于克服重力做的功mgh，A对。
5.如图所示，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，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点的位移是H（开始时弹簧处于原长），则物体重力势能的增加量为（）
（A）MgH （B）MgH＋
（C）MgH－ （D）MgH－
【答案】C
【解析】物体离开地面时，弹簧伸长x=，重物上升的高度h=H－x；
重力势能增加量Ep=Mgh=MgH－，C对、ABD错。
6.关于弹性势能，下列说法正确的是（）
（A）只要发生形变，物体就具有弹性势能
（B）某一弹簧的长度越长，其弹性势能就越大
（C）在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关
（D）弹簧的弹力做正功，其弹性势能增加
【答案】C
【解析】A．发生弹性形变的物体，恢复形变的过程能够对外做功，一定具有弹性势能，但发生完全非弹性形变的物体都不具有弹性势能，A错；BC．在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关，与弹簧的长度无关，B错，C对；D．弹簧的弹力做正功，根据功能关系可知，其弹性势能减小，D错。
7．假设某一青年在楼上将球水平抛出，抛出点离地4.5m，球质量0.6kg，在离地2.0m处被一男青年抢到，重力加速度取10m/s2，在球被抛出至被抢到的过程中，下列说法正确的是（ ）
（A）重力做功15J
（B）重力势能增加了15J
（C）若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为－27J
（D）若以地面为参考平面时，上述过程中绣球重力势能的变化量最大
【答案】A
【详解】A．重力做功为，A对；B．重力做正功，重力势能减小，故重力势能减少了，B错；C．若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为
，C错；D．重力势能的变化与重力做功对应，与参考平面的选取无关，D错。
8.研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度-位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的是（）
（A）弹性绳原长为15m
（B）当运动员下降10m时，处于超重状态
（C）当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
（D）当运动员下降20m时，处于超重状态
【答案】D
【解析】A．运动员速度最大时，加速度为0，由平衡条件可知弹性绳的弹力等于重力，此时弹性绳处于伸长状态，所以弹性绳的原长小于15m，A错；B．运动员下降10m过程中加速度方向向下，处于失重状态，B错；．当运动员下降到速度为0时，绳的弹性势能最大，C错；D．当运动员下降20m时，运动员做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，D对；
二、多项选择题
9.下列关于重力势能的说法中正确的是（）
（A）重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
（B）重力势能的大小是相对的
（C）某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的
（D）在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
【答案】AB
【解析】物体的重力势能具有相对性和系统性。对不同的零势能参考平面，同一个物体在同一个位置的重力势能是不相同的。物体的重力势能属于物体和地球共有，而不是物体单独具有，AB对。
10.关于重力势能的理解，下列说法正确的是（）
（A）重力势能是一个定值
（B）当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少
（C）放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0
（D）重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的
【答案】BD
【解析】A．重力势能是相对的，参考面选取不同，重力势能的值不同，A错；B．重力做功时，物体下落，重力势能减少，B对；CD．若参考面不是选地面，则地面上的物体重力势能不为0，重力势能是物体和地球共有的，C错，D对。
11.下列说法中正确的是（）
（A）地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值
（B）重力做功的多少和重力势能的变化都与参考平面的选取无关
（C）在不同高度的物体具有的重力势能可能相同
（D）位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能
【答案】BCD
【解析】A．重力势能的大小与零势能参考平面的选择有关，参考平面不同，同一物体在某一位置的重力势能也会不同，故不能说地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值， A错；B．重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关，与参考面的选取无关，而重力势能的变化等于重力做的功，B对；C．物体的重力势能具有相对性，由可知重力势能与质量和高度有关，因此不同高度的物体重力势能可能相同，C对；D．物体在零势能参考平面上时重力势能为零，物体位于参考平面以下时其重力势能小于零，物体位于参考平面以上时重力势能大于零， D对。
12. 有关重力势能的变化，下列说法中正确的是（）
（A）物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1J，但物体重力势能的增加量有可能不是1J
（B）从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化相同
（C）从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
（D）物体运动中重力做功是–1J，但物体重力势能的增加量不是1J
【答案】ABC
【解析】重力做功与经过的路径无关，与是否受其他力无关，只取决于始末位置的高度差，再根据重力做功等于重力势能的减少量，当物体加速运动时克服重力做功少于1J，重力势能增加量少于1J；物体减速运动时，克服重力做功即重力势能增加量大于1J；只有物体匀速向上运动时，克服重力做功即重力势能增加量才是1J。
三、填空题
17．A、B两物体的质量之比为1：4，离参考平面的高度之比为8：1，两物体的重力势能之比为 ；如果两物体的质量之比不变，重力势能之比为1：2，两物体相对同一参考平面的高度之比为 。
【答案】2:1； 2:1
【解析】EP1EP2=mAghA mB ghB =21；hAhB=EPAmAgEPBmBg=21；
18.下面的物体中，只具有动能的是______，只具有势能的是_____，既具有动能又具有势能的是_______。（以地面为参考平面）
（A）停在地面上的汽车
（B）在空中飞行的飞机
（C）被起重机吊在空中静止的货物
（D）水平地面上被压缩的弹簧
（E）正在水平铁轨上行驶的火车
【答案】E；CD；B
【解析】A．停在地面上的汽车，处于静止状态，没有动能；相对地面没有高度，所以没有重力势能； B．在空中飞行的飞机，处于运动状态，具有动能；相对地面有一定的高度，所以具有重力势能； C．被起重机吊在空中静止的货物，处于静止状态，没有动能；相对地面有一定高度，所以具有重力势能； D．水平地面上被压缩的弹簧只有弹性势能，没有动能； E．在水平铁轨上正在行驶的火车，处于运动状态，具有动能；相对地面没有高度，所以没有重力势能； 所以，只具有动能的是E，只有势能的是C和D，既具有动能，又具有势能的是B。
四、解答题
19.如图所示，长为2m、质量为10kg的一条细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？（g取9.8m/s2）
【答案】14．98J
【解析】从初状态到末状态，铁链的重心位置升高了h＝
因而铁链的重力势能增加了mgh＝mg＝98J
故铁链克服重力做的功为98J。
20.如图所示，质量为50kg的跳水运动员从10m高跳台上以4m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中。若忽略运动员的身高，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）以水面为参考平面，运动员在跳台上具有的重力势能；
（2）运动员从起跳到入水的全过程，重力所做的功。
【答案】（1）5000J；（2）5000J
【解析】（1）以水面为参考平面，则水平面处重力势能为0，运动员在跳台上的重力势能为
（2）运动员从起跳到入水的全过程，重力所做的功为
1.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Ⅱ重力做功最大
（C）沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大 （D）条件不足不能判断
【答案】C
【解析】重力做功与路径无关，根据WG=mgh知，C对，ABD错
2．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的 （B）重力势能恒大于零
（C）在地面上的物体具有的重力势能一定等于零 （D）重力势能实际上是物体和地球所共有的
【答案】D
【解析】A、根据EP=mgh知，重力势能大小与重力和距零势能面的高度有关，A错；B、根据零势能面的选择，重力势能可以大于0也可以小于0，B错；C、零势能面选择不同，地面上物体的重力势能也不一定等于零，C错；D、由于重力是地球对物体施加的，因此重力势能为物体与地球共有，D对。
3.质量为m的小物块，从离桌面高H处由静止下落，桌面离地面高为h，如图所示。如果以桌面为参考平面，那么小物块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）－mgh，增加mg（H－h）（D）－mgh，减少mg（H＋h）
【答案】D
【解析】以桌面为参考平面，则小物块落地时的重力势能为-mgh；整个过程中重力势能减小量为mg（H＋h），D对。
4.升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为（ ）
（A）mgh（B）mgh+mah
（C）mah（D）mgh﹣mah
【答案】A
【解析】物体增加的重力势能等于克服重力做的功mgh，A对。
5.如图所示，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，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点的位移是H（开始时弹簧处于原长），则物体重力势能的增加量为（）
（A）MgH （B）MgH＋
（C）MgH－ （D）MgH－
【答案】C
【解析】物体离开地面时，弹簧伸长x=，重物上升的高度h=H－x；
重力势能增加量Ep=Mgh=MgH－，C对、ABD错。
6.关于弹性势能，下列说法正确的是（）
（A）只要发生形变，物体就具有弹性势能
（B）某一弹簧的长度越长，其弹性势能就越大
（C）在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关
（D）弹簧的弹力做正功，其弹性势能增加
【答案】C
【解析】A．发生弹性形变的物体，恢复形变的过程能够对外做功，一定具有弹性势能，但发生完全非弹性形变的物体都不具有弹性势能，A错；BC．在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关，与弹簧的长度无关，B错，C对；D．弹簧的弹力做正功，根据功能关系可知，其弹性势能减小，D错。
7．假设某一青年在楼上将球水平抛出，抛出点离地4.5m，球质量0.6kg，在离地2.0m处被一男青年抢到，重力加速度取10m/s2，在球被抛出至被抢到的过程中，下列说法正确的是（ ）
（A）重力做功15J
（B）重力势能增加了15J
（C）若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为－27J
（D）若以地面为参考平面时，上述过程中绣球重力势能的变化量最大
【答案】A
【详解】A．重力做功为，A对；B．重力做正功，重力势能减小，故重力势能减少了，B错；C．若以抛出点为参考平面，绣球被抢到时的重力势能为
，C错；D．重力势能的变化与重力做功对应，与参考平面的选取无关，D错。
8.研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度-位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的是（）
（A）弹性绳原长为15m
（B）当运动员下降10m时，处于超重状态
（C）当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
（D）当运动员下降20m时，处于超重状态
【答案】D
【解析】A．运动员速度最大时，加速度为0，由平衡条件可知弹性绳的弹力等于重力，此时弹性绳处于伸长状态，所以弹性绳的原长小于15m，A错；B．运动员下降10m过程中加速度方向向下，处于失重状态，B错；．当运动员下降到速度为0时，绳的弹性势能最大，C错；D．当运动员下降20m时，运动员做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，D对；
二、多项选择题
9.下列关于重力势能的说法中正确的是（）
（A）重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
（B）重力势能的大小是相对的
（C）某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的
（D）在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
【答案】AB
【解析】物体的重力势能具有相对性和系统性。对不同的零势能参考平面，同一个物体在同一个位置的重力势能是不相同的。物体的重力势能属于物体和地球共有，而不是物体单独具有，AB对。
10.关于重力势能的理解，下列说法正确的是（）
（A）重力势能是一个定值
（B）当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少
（C）放在地面上的物体，它的重力势能一定等于0
（D）重力势能是物体和地球共有的，而不是物体单独具有的
【答案】BD
【解析】A．重力势能是相对的，参考面选取不同，重力势能的值不同，A错；B．重力做功时，物体下落，重力势能减少，B对；CD．若参考面不是选地面，则地面上的物体重力势能不为0，重力势能是物体和地球共有的，C错，D对。
11.下列说法中正确的是（）
（A）地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值
（B）重力做功的多少和重力势能的变化都与参考平面的选取无关
（C）在不同高度的物体具有的重力势能可能相同
（D）位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能
【答案】BCD
【解析】A．重力势能的大小与零势能参考平面的选择有关，参考平面不同，同一物体在某一位置的重力势能也会不同，故不能说地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值， A错；B．重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关，与参考面的选取无关，而重力势能的变化等于重力做的功，B对；C．物体的重力势能具有相对性，由可知重力势能与质量和高度有关，因此不同高度的物体重力势能可能相同，C对；D．物体在零势能参考平面上时重力势能为零，物体位于参考平面以下时其重力势能小于零，物体位于参考平面以上时重力势能大于零， D对。
12. 有关重力势能的变化，下列说法中正确的是（）
（A）物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1J，但物体重力势能的增加量有可能不是1J
（B）从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化相同
（C）从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
（D）物体运动中重力做功是–1J，但物体重力势能的增加量不是1J
【答案】ABC
【解析】重力做功与经过的路径无关，与是否受其他力无关，只取决于始末位置的高度差，再根据重力做功等于重力势能的减少量，当物体加速运动时克服重力做功少于1J，重力势能增加量少于1J；物体减速运动时，克服重力做功即重力势能增加量大于1J；只有物体匀速向上运动时，克服重力做功即重力势能增加量才是1J。
三、填空题
17．A、B两物体的质量之比为1：4，离参考平面的高度之比为8：1，两物体的重力势能之比为 ；如果两物体的质量之比不变，重力势能之比为1：2，两物体相对同一参考平面的高度之比为 。
【答案】2:1； 2:1
【解析】EP1EP2=mAghA mB ghB =21；hAhB=EPAmAgEPBmBg=21；
18.下面的物体中，只具有动能的是______，只具有势能的是_____，既具有动能又具有势能的是_______。（以地面为参考平面）
（A）停在地面上的汽车
（B）在空中飞行的飞机
（C）被起重机吊在空中静止的货物
（D）水平地面上被压缩的弹簧
（E）正在水平铁轨上行驶的火车
【答案】E；CD；B
【解析】A．停在地面上的汽车，处于静止状态，没有动能；相对地面没有高度，所以没有重力势能； B．在空中飞行的飞机，处于运动状态，具有动能；相对地面有一定的高度，所以具有重力势能； C．被起重机吊在空中静止的货物，处于静止状态，没有动能；相对地面有一定高度，所以具有重力势能； D．水平地面上被压缩的弹簧只有弹性势能，没有动能； E．在水平铁轨上正在行驶的火车，处于运动状态，具有动能；相对地面没有高度，所以没有重力势能； 所以，只具有动能的是E，只有势能的是C和D，既具有动能，又具有势能的是B。
四、解答题
19.如图所示，长为2m、质量为10kg的一条细铁链放在水平地面上，从提起铁链一端直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做的功为多少？（g取9.8m/s2）
【答案】14．98J
【解析】从初状态到末状态，铁链的重心位置升高了h＝
因而铁链的重力势能增加了mgh＝mg＝98J
故铁链克服重力做的功为98J。
20.如图所示，质量为50kg的跳水运动员从10m高跳台上以4m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中。若忽略运动员的身高，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）以水面为参考平面，运动员在跳台上具有的重力势能；
（2）运动员从起跳到入水的全过程，重力所做的功。
【答案】（1）5000J；（2）5000J
【解析】（1）以水面为参考平面，则水平面处重力势能为0，运动员在跳台上的重力势能为
（2）运动员从起跳到入水的全过程，重力所做的功为
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