高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能课时作业

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能课时作业，共20页。试卷主要包含了2重力势能 课时作业14，25mB．FN对物块不做功，5°=）求等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册8.2重力势能 课时作业14（含解析）  1．图示为儿童蹦极的照片，儿童绑上安全带，在两根弹性绳的牵引下上下运动。在儿童从最高点下降到最低点的过程中（　　）A．重力对儿童做负功B．儿童的重力势能减少C．儿童重力的功率一直减少D．儿童刚接触蹦床时速度达到最大2．2003年10月15日9时，我国神州五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。在返回舱减速下降软着陆的过程中，下列说法中正确的是（　　）A．重力做负功，重力势能减小B．重力做正功，重力势能增大C．合力做负功，动能减小D．合力做正功，动能增大3．如图所示，木板可绕固定的垂直纸面的水平轴O转动，木板从水平位置OA缓慢转到OB位置的过程中，木板上重为5N的物块始终相对于木板静止，在这一过程中，物块的重力势能减少了4J。用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的摩擦力，以下判断正确的是（　　）A．物块降低了1.25m B．FN对物块不做功C．Ff对物块不做功 D．FN和Ff对物块都不做功4．如图所示，质量为m的物体在外力作用下从a点分别沿abc和adc轨迹运动到其左下方的c点。已知a点与c点间的高度差为h，物体两次运动的时间均为t，重力加速度为g，则以下说法中正确的是（　　）A．物体沿abc轨迹运动时，重力势能先减小后增大B．两次运动过程中重力做功的平均功率相等C．物体沿abc轨迹运动时，重力做功大于mghD．物体沿adc轨迹运动时，重力做功大于mgh5．在同一高度，把三个质量相同的球A，B，C分别以相等的速率竖直上抛，竖直下抛和平抛，它们都落到同一水平地面上，则三个球在运动过程中，重力对它们做的功分别为WA，WB，WC，重力的平均功率分别为PA，PB，PC，则它们的大小关系为（　　）A．WA＞WB=WC，PA＞PB=PC B．WA=WB=WC，PA=PB=PCC．WA=WB=WC，PA＞PB＞PC D．WA=WB=WC，PB＞PC＞PA6．如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是（　　）A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B．物体连续向墙壁运动相同的位移，弹力做的功相等C．弹力对物体做正功，弹簧的弹性势能减小 D．弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加7．根据生活经验可知，处于自然状态的水都是往低处流的，当水不再流动时，水面应该处于同一高度。在著名的牛顿“水桶实验”中发现：将一桶水绕竖直固定中心转轴OO′以恒定的角速度转动，稳定时水面呈凹状，水桶截面图如图所示。这一现象可解释为，以桶为参考系，其中的水除受重力外，还受到一个与转轴垂直的“力”，其方向背离转轴，大小与到轴的垂直距离成正比。水面上的一个小水滴在该力作用下也具有一个对应的“势能”，在重力和该力的共同作用下，水面上相同质量的小水滴最终将具有相同的总势能。根据以上信息可知，下列说法中正确的是（　　）A．该“力”对水面上小水滴做功与路径有关B．小水滴沿水面向上移动时，该“势能”不变C．小水滴沿水面向上移动时，重力势能的增加量等于该“势能”的减少量D．小水滴沿水面向上移动时，受到重力和该“力”的合力大小不变8．一个人站在阳台上，以不同的速率，分别把三个质量相同的球在同一位置竖直向上抛出、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9．关于势能的下列说法正确的是（　　）A．放在地面上的物体所具有的重力势能一定等于零B．将质量为m的物体匀速举高h，重力势能增加mghC．发生形变的物体，一定都具有弹性势能D．弹簧在拉伸时弹性势能不可能等于压缩时的弹性势能10．一中学生从二楼走到一楼，其重力势能减少了近（　　）A．10J B．1×102J C．1×103J D．1×104J11．如图所示，一个物体放在光滑的水平面上，在与水平方向成θ角斜向上的拉力F作用下沿水平面运动的位移为s，若物体的质量为m，则（　　）A．力F做的功为Fscos θ B．力F做的功为Fssin θC．拉力不做功 D．重力做的功为mgs12．如图所示，一个质量m=25kg的小孩从高度h=3.0m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度大小v=2.0m/s，g取10m/s2．关于小孩所受各力对小孩做的功，下列计算结果中正确的是（　　）A．重力做功500JB．支持力做功50JC．阻力做功700JD．合力做功50J 13．如图所示，一个小球在真空中做自由落体运动，另一个同样的小球在黏性较大的油中由静止开始下落。它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。在这两种情况下，下列说法正确的是（　　）A．动能的变化相等 B．重力势能的变化相等C．重力做的功相等 D．重力势能全部转化为动能14．如图所示，一质量为m的小球固定在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定在O点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点时速度为v，A、B之间的竖直高度差为h，则（　　）A．由A到B重力做功为mghB．由A到B重力势能减少C．由A到B小球克服弹力做功为mghD．小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh－15．一质量为m=50kg的滑雪运动员由某一高度无初速沿直线下滑，经测量可知出发点距离底端的高度差为h=30m，斜坡的倾角大小为θ=30°，该运动员在下滑的过程中所受的摩擦力大小为f=200N，重力加速度g取10m/s2。则（　　）A．合力对运动员所做的功为3000JB．摩擦力对运动员所做的功为12000JC．重力对运动员所做的功为15000JD．支持力对运动员所做的功为J  16．如图所示，质量分布均匀的小球，质量为m，半径为R；倾角α=45°的斜面体质量为M，放置在水平面上．在水平推力作用下，使斜面体底角刚好与墙角接触，撤去推力后小球和斜面体均做匀加速直线运动，直到小球恰好落地．不计一切摩擦，重力加速度为g．（tan22.5°=）求： （1）静止时，水平推力F；（2）撤去推力后，小球重力势能的变化量；（3）撤去推力后，斜面体匀加速运动的时间．17．两个底面积都是的圆桶放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别为和，如图所示，已知水的密度为。现把连接两桶的阀门打开，不计摩擦阻力，当两桶水面高度相等时，水的重力做功多少？重力势能变化多少？18．如图所示，质量为70kg的滑雪运动员，沿倾角为 30度的斜坡下滑80m，若运动员运动过程中受到的阻力为60N，求这一过程中运动员所受各力做的功和总功。（g取10m/s2）19．一转动装置如图所示，四根轻绳OA、OC、AB和CB与两小球以及一小滑块连接，轻绳长均为L，球和滑块的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上，转动该装置并缓慢增大转速，小滑块缓慢上升．忽略一切摩擦和空气阻力，（重力加速度为g，，）求(1)当OA与竖直方向成角时，装置转动的角速度；(2)当OA与竖直方向成角缓慢增大到与竖直方向成角时，求在这个过程中A、B增加的重力势能分别是多少；外界对转动装置所做的功W是多少？
参考答案1．B【详解】AB．从最高点下降到最低点的过程中，重力做正功，重力势能减小，A错误，B正确；C．从最高点下降到最低点的过程中，先加速后减速，因此重力的功率先增加后减小，C错误；D．从最高点下降到最低点的过程中，先加速后减速，因此儿童刚接触蹦床时速度不是最大，D错误。故选B。2．C【详解】AB．在返回舱减速下降软着陆的过程中，高度下降，重力做正功，则重力势能减小，选项AB错误；CD．在返回舱减速下降软着陆的过程中，加速度向上，合外力向上，则合外力做负功，动能减小，选项C正确，D错误。故选C。3．C【详解】A．由重力势能的表达式重力势能减少了4J，而解得故A错误；B．物块下降过程中支持力FN与速度总是反向，故对物块做负功，故B错误；C．摩擦力与速度总是垂直，故不做功，故C正确；D．FN对物块做负功，Ff对物块不做功，故D错误。故选C。4．B【详解】A．物体沿abc运动时，高度先增大后减小；故重力势能先增大后减小；故A错误；BCD．重力做功和路径无关，取决于初末两点间的高度差，故两种情况下重力做功相等，均为mgh，由于时间相等，所以重力的平均功率相等；故B正确，CD错误；故选B。5．D【详解】三个质量相同的球的初末位置高度差相同，重力做功与路径无关，故有平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，上抛的时间最长，下抛的时间最短，故有根据功一定时，时间越长，平均功率越小，故故ABC错误，D正确。故选D。6．D【分析】 【详解】 A．弹簧的弹力为 F=kx，弹力做功表达式可见物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量平方成正比，故A错误；B． 物体向墙壁运动相同的位移，弹力大小不同，故弹力做功不相等，故B错误；CD． 物体向左运动，弹力方向向右，故弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，故C错误，D正确。故D正确。 7．C【详解】A．由于该“力”做功与重力做功类似，所以该“力”对水面上小水滴做功与路径无关，故A错误；B．由于该“力”与转轴垂直，所以小水滴沿水面向上移动时该力的方向与位移方向夹角小于90°，该力做正功，该势能减小，故B错误；C．由能量守恒可知，小水滴具有的重力势能和该“力”对应的势能之和不变，小水滴沿水面向上移动时，重力势能增加，该“势能”减小，所以小水滴沿水面向上移动时，重力势能的增加量等于该“势能”的减少量，故C正确；D．以桶为参考系，小水滴处于平衡状态，小水滴受重力，与转轴垂直且背离转轴的力，水面的支持力，由于水面的支持力方向与水面垂直，所以水面上的小水滴受到重力和该“力”的合力一定与水滴所在水面垂直，小水滴沿水面向上移动时，加速度向上，处于超重状态，偏向下的合力减小，即重力和该“力”的合力应该减小，故D错误。故选C。8．D【详解】由于不计空气的阻力，初、末位置相同；重力做功相同，故重力势能的变化量一样大，故D正确，ABC错误。故选D。9．B【详解】A．由于不一定以地面为参考平面，故地面上的物体重力势能不一定为零，故A错误；B．将质量为m的物体匀速举高h，克服重力做功mgh，则物体的重力势能增加mgh，B正确；C．发生弹性形变的物体一定都具有弹性势能；发生形变的物体，若是非弹性形变，则不一定具有弹性势能，C错误。D．弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，在拉伸长度与压缩长度相同时，它的弹性势能相同，故D错误。故选B。10．C【详解】根据功能关系可知，重力势能的减小量等于重力做的功，一个中学生大约40kg，一层楼高约3m，所以重力势能的减小量为即重力势能减少了近1×103J，故ABD错误，C正确。故选C。11．A【详解】ABC．力做功为故A正确，BC错误；D．竖直方向没有发生位移，故重力做功为0，故D错误。故选A。12．D【详解】A．重力做功为故A错误；B．支持力始终与运动方向垂直，不做功，故B错误；C．对整段运动运用动能定理分析故阻力做功为-700J，故C错误；D．合外力做的功等于动能变化量，故合力做功50J，故D正确。故选D。13．BC【详解】A．在真空中只有重力做功，在液体中还有阻力做功，可知总功不等，由动能定理可知动能变化不相等，故A错误；BC．两球下落高度相同，由W=mgh可知，重力做功相等，重力势能的变化量等于重力做的功，可知重力势能的变化相等，故BC正确；
D．在真空中，机械能守恒，重力势能完全转化为动能，而在液体中，阻力做功，机械能不守恒，重力势能转化为动能和内能，故D错误。
故选BC。14．AD【详解】A．重力做功只与初末位置的高度差有关，则由A至B重力功为，故A正确；B．由A至B重力做功为，则重力势能减少，小球在下降中小球的重力势能转化为动能和弹性势能，所以故B错误；C．根据动能定理得所以由A至B小球克服弹力做功为，故C错误；D．弹簧弹力做功量度弹性势能的变化，所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为故D正确。故选AD。15．AC【详解】由于滑雪运动员的高度下降了，则重力对滑雪运动员所做的功为代入数据解得摩擦力对运动员所做的功为代入数据得由于支持力的方向与运动员的运动方向始终垂直，则支持力对运动员所做的功为零，即合外力对运动员所做的功为代入数据解得故AC正确，BD错误。故选AC。16．（1）mg（2）-mgR（3）【详解】（1）对小球分析：受到重力mg、墙壁的弹力F1、斜面体的支持力F2．

由平衡条件得F1=mgtanα=mg再对整体分析：重力（m+M）g、地面的支持力FN、墙壁的弹力F1、水平推力F
对整体，由平衡条件得 F=F1=mg（2）撤去推力后，小球重力势能的变化量△Ep=-mg△h如图所示，由几何关系得到小球的重心位置下降了△h=2Rcos45°=R，所以△Ep=-mg△h=-mgR
（3）撤去水平推力F后小球竖直向下加速运动，斜面体水平向右加速运动，设加速度分别为a1和a2．根据牛顿第二定律得
对小球有 mg-F0cosα=ma1对斜面体有 F0sinα=Ma2两者的关系为可得由几何关系得到斜面体发生的位移x=2Rcos45°又 x=a2t2解得17．水的重力做功，重力势能减少【详解】圆桶中水的总质量为，对于圆桶中的水，当两边水面高度相等时，相当于质量为的水下降了，水的重力做功水的重力势能变化负号表示减少。18．WG =28000J， WFN =0J , Wf = -4800J , W总 =23200J【详解】物体受重力、支持力及阻力的作用；重力做功WG=mgh=70×10×80sin30°J=28000J阻力做功Wf=-fL=-60×80J=-4800J支持力和运动方向相互垂直，故支持力不做功WFN =0J合外力做功W=WG+Wf=28000J-4800J=23200J【点睛】本题中考查功的计算，要注意若是阻力做功，则功一定是负值；同时注意总功的计算等于各力做功的代数和。19．(1)  (2) ;   ; 【解析】【详解】（1）对小球A：竖直方向：水平方向：对滑块：    联立解得：   （2）当OA与竖直方向成37∘角缓慢增大到与竖直方向成53∘角时，对小球A：竖直方向：            水平方向：           对滑块：解得： 由     可得【点睛】本题综合考查了动能定理、牛顿第二定律、共点力平衡的运用，当装置转动时，抓住滑块平衡，小球在竖直方向上平衡，水平方向上的合力提供向心力进行求解．