高中物理4.重力势能复习练习题

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分层达标·训练

【基础达标】

1.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.从同一高度将某一物体以相同的速率抛出，落到地面上时，物体的重力势能的变化量是相同的

C.在不同高度的不同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

2.将一物体由A移至B，重力做功(   )

A． 与运动过程中是否存在阻力有关

B．与物体沿直线或曲线运动有关

C．与物体做加速、减速或匀速运动有关

D．与物体发生的位移有关

3.(2012·涪陵高一检测)如图所示，质量为m的小球在半径为R的轨道上来回运动，下列说法中正确的是(   )

A.若A、B等高，从A到B重力做功为mgR

B.若A、B等高，从A到B重力做功为零

C.若轨道有摩擦，重力做功最多是mgR

D.若轨道有摩擦，重力做功大于mgR

4.关于重力做功和物体重力势能的变化，下列说法中正确的是(   )

A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少

B.当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加

C.重力做功的多少与参考平面的选取无关

D.重力势能的变化量与参考平面的选取有关

5．一个质量为0.5 kg的小球，从5 m高处自由下落，着地后反弹起1 m，取地面为参考平面，并取g=10 m/s2,则(   )

A.初、末位置小球的重力势能分别为25 J和-5 J

B.在下落和反弹过程中重力做功分别为25 J和5 J[来源:Z|xx|k.Com]

C.由初位置到末位置重力做功为20 J

D.重力做的功等于末位置的重力势能减初位置的重力势能[来源:学§科§网][来源:学§科§网]

6.一实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论正确的是(   )

A．铁球的重力势能大于木球的重力势能

B．铁球的重力势能等于木球的重力势能

C．铁球的重力势能小于木球的重力势能

D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能

7．黄果树大瀑布(如图所示)自70 m高的断崖绝壁凌空飞下直泻犀牛潭，气势排山倒海。该瀑布常年流量约为每秒20 m3，则每秒钟水的重力势能的变化量为_________。(g取10 m/s2)

【能力提升】

8.(2012·郑州高一检测)如图所示，两个质量相等的物体从同一高度沿倾角不同的斜面加速下滑，α1>α2，且第一个斜面光滑，第二个斜面粗糙。由顶端滑到底端的过程中，重力对物体做的功分别为W1和W2，重力势能的变化量分别为和，则(   )

A.W1=W2     B.W1<W2

C．>    D．<

9.如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h。如果人工将砖一块一块地叠放起来，那么人至少做功(   )

A．n(n－1)mgh    B.n(n－1)mgh

C．n(n＋1)mgh    D.n(n＋1)mgh

10．在离地面80 m处无初速度地释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为参考平面。求：

(1)在第2 s末小球的重力势能。[来源:Zxxk.Com]

(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化量。

11.如图所示，两个底面积都是S的圆桶，用一根带有阀门的细管相连通，放在水平地面上。两桶内盛有密度为ρ的水，阀门关闭时两桶液面的高度分别为h1和h2，现将连接两桶的管道阀门打开，让左侧桶中的水缓慢流入右侧桶内，最后两桶液面的高度相同，求在此过程中水的重力势能的变化量。

答案解析

1.【解析】选B、C、D。重力势能的大小与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错误。选地面为参考平面，某一物体(设质量为m)从同一高度h处抛出落到地面时，物体重力势能的变化=0-mgh= -mgh，仅与m、h有关，与做什么样的运动无关， B正确。因为重力势能Ep=mgh∝mh，所以当质量分别为m1、m2的两个物体在不同高度h1、h2处时，若m1h1=m2h2，则它们具有的重力势能相同， C正确。因为物体在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其重力势能大于零，所以D正确。

2.【解析】选D。重力做功只与重力方向上发生的位移有关，与物体运动所经过的路径、运动状态都没有关系，故D正确。

3.【解析】选B、C。若A、B等高，WG=mgΔh=0,故B正确；无论有没有摩擦，WGmax=mgR,故C正确。

4.【解析】选A、B、C。根据重力做功的特点及重力势能的定义可知选项A、B、C都是正确的。

5．【解析】选C。初位置重力势能：=mgh1=25 J

末位置重力势能：=mgh2=5 J

下落和反弹过程重力做功：W下=mgh1=25 J

W上=-mgh2=-5 J,整个过程重力做功WG=mg(h1-h2)=20 J,所以选项C正确。

6.【解析】选C。因为铁球和木球的密度不同，所以，质量相等的铁球和木球，木球的体积较大，放在同一水平地面上时，木球的重心高。因此，木球的重力势能大于铁球的重力势能，选项C正确。

7．【解析】重力势能的变化量等于重力做功的多少，即ΔEp＝W＝mgh＝ρVgh=1×103×20×10×70 J＝1.4×107 J。

答案：1.4×107 J

8.【解析】选A。两物体的质量相等，重力相同，初、末位置的高度差相同，所以重力做功相等，重力势能的变化量也相等，故A正确。

9.【解题指南】解答本题应把握以下两点：

(1)人克服重力做的功等于砖增加的重力势能。

(2)重力势能的变化量决定于砖的重心的变化。

【解析】选B。把n块砖看做一个整体，其总质量是M＝nm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地面上时，其重心都在高处，所以这n块砖的初始重力势能为当n块砖叠放在一起时，其总高度为H＝nh，其总的重心位置在处，所以末状态重力势能为人做的功至少要等于重力势能的增量，即故选B。

10．【解析】(1)在第2 s末小球所处的高度

h=-gt12=-×10×22 m=-20 m。

重力势能Ep=mgh=0.2×10×(-20) J=-40 J。

Ep<0说明物体在参考平面的下方。

(2)在第3 s末小球所处的高度

h′=-gt22=-×10×32 m=-45 m。

第3 s内重力做功W=mg(h-h′)=0.2×10×(-20+45) J=50 J,即小球的重力势能减少了50 J。

答案：(1)-40 J　　(2)50 J　　重力势能减少50 J

11.【解析】以部分水为研究对象，如图所示，打开阀门，当两桶水液面相平时，相当于将图中左侧桶中阴影部分的水移至图中右侧桶中的上方，这部分水的质量为重心下降故重力势能减少了

[来源:高考学习网答案：

【总结提升】填补法解决重力势能变化问题

解答流体重力势能的变化及重力做功问题，用“填补法”比较简捷，技巧是以部分液体为研究对象，把这部分液体填补到相应的位置，这一部分液体的重力势能变化量相当于整体重力势能的变化量，其实质就是等效法。