高中物理高考 考点24 重力做功与重力势能——备战2021年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点24 重力做功与重力势能——备战2021年高考物理考点一遍过，共17页。试卷主要包含了重力做功，重力势能，重力做功与重力势能变化的关系等内容，欢迎下载使用。
内容要求要点解读重力做功与重力势能Ⅱ很少单独命题，多与机械能、功能关系等综合命题。明确重力做功的特点和计算，理解重力做功和重力势能变化的关系。一、重力做功定义物体的高度发生变化时，重力要做功。物体被举高时，重力做负功；物体下落时，重力做正功。特点物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。理解（1）重力做功的多少，不受其他力做功的影响。不论有多少力对物体做功，重力做功只与重力、物体在重力方向上的位移有关。（2）重力做功不受运动状态、加速度等因素的影响。二、重力势能定义及大小物体由于被举高而具有的能量。其大小用公式表示为Ep=mgh。单位焦耳，与功的单位相同。理解（1）系统性：重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的能量，不是地球上物体独有的，通常所说的物体的重力势能是一种不确切的习惯说法。（2）相对性：重力势能Ep=mgh与参考平面的选择有关，式中的h是物体重心到参考平面的高度。重力势能是标量，只有大小而无方向，但有正、负之分，当物体在参考平面之上时，重力势能Ep为正值；当物体在参考平面之下时，重力势能Ep为负值。注意物体重力势能的正、负的物理意义是表示比零势能大，还是比零势能小。（3）参考平面选择的任意性。视处理问题的方便而定，一般可选择地面或物体运动时所达到的最低点所在水平面为零势能参考平面。（4）重力势能变化的绝对性：物体从一个位置到另一个位置的过程中，重力势能的变化与参考平面的选取无关，它的变化是绝对的。我们关注的是重力势能的变化，这意味着能的转化问题。三、重力做功与重力势能变化的关系1．表达式：WG=mgh=–ΔEp。2．两种情况：重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。3．注意事项：重力势能的变化过程，也是重力做功的过程，二者的关系为WG=Ep1–Ep2=mgh1–mgh2=mg（h1–h2）=mg·Δh。（1）当物体由高处运动到低处时WG>0，Ep1>Ep2，表明重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功。（2）当物体由低处运动到高处时，WG<0，Ep1<Ep2，表明物体克服重力做功（重力做负功），重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。（2020·咸阳百灵学校月考）一天小明同学居住的小区停电，电梯无法运行，他只好步行从五楼走到一楼，此过程中重力做了6×103J的功，则（　　）A．小明的重力势能减小了6×103J B．小明的重力势能增加了6×103JC．小明的动能减小了6×103J D．小明的机械能增加了6×103J【参考答案】A【详细解析】AB．小明从五楼走到一楼，重力做正功6×103J，重力势能减少6×103J，A正确，B错误；C．小明的初、末速度未知，合外力做功未知，动能变化量无法求解，C错误；D．小明下楼过程中，除重力以外的力做功未知，所以小明的机械能变化未知，D错误。故选A。1．（2020·北京高一期末）图为一小球做平抛运动的频闪照片。第1次闪光时小球位于O点，第4次、第8次闪光时小球分别位于A、B两点。已知OA的水平距离为x1，AB的水平距离为x2，频闪仪的闪光周期为T。在运动过程中，关于重力对小球做功和小球的重力势能变化，下列说法正确的是（　　）A．重力对小球不做功 B．重力对小球做负功C．重力势能逐渐增大 D．重力势能逐渐减小【答案】D【解析】小球做平抛运动，高度下降，根据重力做功的功能关系可知，重力对小球做正功，小球的重力势能减小，故D正确，ABC错误。故选D。2．如图所示，质量为m的小球A沿高度为h倾角为θ的光滑斜面由静止滑下，另一质量与A相同的小球B自相同高度由静止落下。下列说法正确的是A．从释放至落地瞬间，重力对两球做的功相同B．落地前的瞬间A球的速度大于B球的速度C．落地前的瞬间A球重力的瞬时功率大于B球重力的瞬时功率D．从释放至落地瞬间，两球重力的平均功率相同【答案】A【解析】根据W=mgh知，重力对两球做功相同，故A正确；根据动能定理两球下落时都只有重力做功，两球落地时的速率相同，故B错误；由于A、B落地时速度大小相等，根据P=mgvcosθ知，A球着地时重力的功率小于B球着地时重力的功率，故C错误；在斜面上下滑的小球沿斜面向下的加速度a=gsinθ，且沿斜面方向的位移大于竖直方向下落的位移，故可知沿斜面运动的时间长，而重力做功相同，根据P=W/t可知，重力做功平均功率不同，故D错误。【名师点睛】解决本题的关键掌握重力做功的特点，以及知道平均功率和瞬时功率的区别，掌握这两种功率的求法。（2020·北京景山学校高一期末）起重机将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处，取g=10m/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1.0×104JB．重力做正功，重力势能减少1.0×104JC．重力做负功，重力势能增加1.0×104JD．重力做负功，重力势能减少1.0×104J【参考答案】C【详细解析】物体上升，位移方向与重力方向相反，所以重力做负功，重力势能增加，且重力势能增加量等于克服重力做的功，为，C正确．【点睛】重力做正功时物体重力势能减少，重力做负功时，重力势能增加，由功的计算公式可以求出重力做的功．1．（2020·北京景山学校高一期末）如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）A．重力对物体做的功为 B．物体在海平面上的势能为mghC．物体在海平面上的动能为D．物体在海平面上的动能为【答案】C【解析】A．从地面到海平面重力对物体做的功为故A错误；B．以地面为零势能面，海平面低于地面，所以物体在海平面上时的重力势能为故B错误CD．从抛出到到达海平面过程中，由动能定理得物体到达海平面时的动能为故C正确，D错误；故选C。2．（2020·永兴县第二中学高一月考）物体做自由落体运动，表示重力势能，h表示下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图像中，能正确反映和h之间关系的是（ ）A． B． C． D．【答案】B【解析】由于重力做功和重力势能变化关系可得由数学知识可知势能与h的图象为倾斜向下的直线，B正确，ACD错误。故选B。（2020·宁夏回族自治区贺兰县景博中学高一月考）如图所示，质量为m的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3，在空中达到的最高点位置2的高度为h，己知重力加速度为g。下列说法正确的是（   ）A．足球由1运动到2的过程中，重力做的功为mghB．足球由1运动到3的过程中，重力做的功为2mghC．足球由2运动到3的过程中，重力势能减少了mghD．如果没有选定参考平面，就无法确定重力势能变化了多少【参考答案】C【详细解析】A．足球由1运动到2的过程中，高度增加h，重力做负功为-mgh，选项A错误；B．足球由1运动到3的过程中，由于1和3的高度是一致的，所以整个过程中重力做功为零，选项B错误；C．足球由2运动到3的过程中，高度降低h，重力做mgh的正功，故重力势能减小了为mgh，选项C正确；D．重力势能的变化与是否选取零势能面无关，选项D错误。故选C。 1．（2020·哈尔滨市第一中学校高一期末）物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则正确的是（　　）A．重力做了50J的负功B．重力做了50J的正功C．重力势能一定减少了50JD．重力势能一定增加了50J【答案】AD【解析】AB．物体在运动过程中，克服重力做功50J，说明重力做了-50J的功，重力做负功，故B错误，A正确；
CD．重力做了-50J功，物体重力势能增加50J，故D正确，C错误。故选AD。1．（2020·广西壮族自治区高二期中）一质量为m的小球，自地面上方的A点无初速释放，只受重力作用，释放后t时刻，小球未落地，以A点为零势能面，下列说法正确的是（　　）A．此时小球的动能为B．此时小球的重力势能为C．此时小球的机械能为0D．此时小球重力的功率为2．（2020·永兴县第二中学高一月考）如图所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达高为的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为（　　）A． B． C． D．03．（2020·上饶中学高三月考）如图所示，长木板的左端用一铰链固定在水平面上，一可视为质点的小滑块放在长木板上的 A 点。调节长木板与水平方向的夹角，当夹角为37时，滑块由A点开始下滑，经时间t 滑到长木板的最底端；增大夹角，当夹角为53时，小滑块由A点经时间滑到长木板的最底端。已知sin 37  0.6、cos 37  0.8。则下列说法正确的是（　　）A．小滑块与长木板之间的动摩擦因数为B．两次小滑块重力势能减少量之比为 1:2C．两次小滑块的加速度之比为 1:2D．两次小滑块到达长木板底端时的速度之比为 1:24．（2020·黑龙江省齐齐哈尔市实验中学高一期中）如图所示，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)．初始时刻，A、B处于同一高度并恰好静止．剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块分别落地的过程中，两物块（　　）A．落地时速度相同 B．运动时间相同C．重力做功相同 D．重力的平均功率相同5．（2020·沈阳市第一七0中学高一月考）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的参考面，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6．（2020·哈尔滨市第一中学校高一期末）在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面猜想有一定道理的是（      ）A．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关B．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧拉伸（或压缩）的长度有关C．重力势能与物体所受的重力mg大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧的劲度系数有关D．重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关7．（2020·哈密市第十五中学高一期末）一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h。关于此过程，下列说法中不正确的是（    ）A．提升过程中手对物体做功m（a＋g）hB．提升过程中合外力对物体做功mahC．提升过程中物体的重力势能增加m（a＋g）hD．提升过程中物体克服重力做功m（a＋g）h8．（2020·山东省高一月考）如图所示，一人在地面上以初速度抛出质量为m的物体，落到比地面低h的海平面上。 以抛出点为重力势能的零点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）A．物体重力做功为mgh B．物体落到海平面时的重力势能为mghC．小球落地时重力的瞬时功率为 D．小球落地时的机械能为9．（2020·宜宾市叙州区第二中学校高三其他）空降兵是现代军队的重要兵种．一次训练中，空降兵从静止在空中的直升机上竖直跳下（初速度可看做0,未打开伞前不计空气阻力），下落高度h之后打开降落伞，接着又下降高度H之后，空降兵达到匀速，设空降兵打开降落伞之后受到的空气阻力与速度平方成正比，比例系数为k，即f=kv2，那么关于空降兵的说法正确的是（　 　）A．空降兵从跳下到下落高度为h时，机械能损失小于mghB．空降兵从跳下到刚匀速时，重力势能一定减少了mg（H+h）C．空降兵匀速下降时，速度大小为mg/kD．空降兵从跳下到刚匀速的过程，空降兵克服阻力做功为10．（2020·山东省高三一模）如图所示，一简易升降机在箱底装有若干个相同的轻弹簧，在某次事故中，升降机吊索在空中突然断裂，忽略摩擦及其它阻力，升降机在从弹簧下端刚接触地面开始到运动到最低点的一段过程中，弹簧始终在弹性限度内，则下列关于升降机的加速度大小a、速度大小v、升降机重力做功WG、弹簧整体的弹性势能EP与升降机向下位移x的关系的图像中可能正确的是（　　）A． B．C． D．11．（2020·宝鸡中学高一期中）如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（　　）A．重力做正功，重力势能减小 B．重力做正功，重力势能增加C．弹力做正功，弹性势能减少 D．弹力做负功，弹性势能增加12．（多选）一质量为5 kg的物块，在竖直方向的拉力作用下运动的v–t图象如图所示（向上为运动的正方向），取g=10 m/s2，下列说法正确的是A．第1 s末物块的动能为45 J    B．前3 s内，物块的重力势能不变C．前6 s内，物块动能变化量为10 J  D．前6 s内，物块的重力势能一直增加13．利用传感器和计算机可以测量快速变化的力，如图所示是用这种方法获得的弹性绳中拉力F随时间的变化图象。实验时，把小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落。从图象所提供的信息，判断以下说法中正确的是A．t1时刻小球速度最大   B．t2时刻小球动能最大C．t2时刻小球势能最大   D．t2时刻绳子最长14．如图所示，有一条长为L的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点为重力势能的零点，则：（1）开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？（2）重力在此过程中做了多少功？ 1．C【解析】A．此时小球的速度动能为选项A错误；B．小球下落的高度以A点为零势能面此时小球的重力势能为选项B错误；C．因在A点时小球的机械能为零，则此时小球的机械能为0，选项C正确；D．此时小球重力的功率为选项D错误。故选C。2．A【解析】A.根据重力做功方程可知：，BCD错误A正确3．D【解析】AC．对小滑块由牛顿第二定律和运动学公式可知，当夹角为时当夹角为时整理解得选项AC错误；D．又由解得D正确；B．两次滑块下落的高度分别为、，则由可知，两次小滑块重力势能的减少量之比为选项B错误。故选D。4．D【解析】刚开始AB处于静止状态，所以有则A．剪断轻绳后A自由下落，B沿斜面下滑，AB都只有重力做功，根据机械能守恒定律得解得，但落地时A的速度方向竖直向下，而B的速度方向沿斜面向下，故两者落地时的速度不相同，故A错误；B．A做自由落体运动，则A运动的时间为B沿斜面下滑，加速度为，向下加速的位移为，则有解得，则，故B错误；C．重力做功为由于A、B的质量不相等，所以重力做功不相同，故C错误；D．根据平均功率可得A的重力的平均功率为B的重力的平均功率为又上分析知，，故，故D正确。故选D。 5．AD【解析】A、下落过程中，当两小球到同一水平线L上时，因它们的质量相同球，则具有相同的重力势能，故A正确；
B、根据重力势能的变化与重力做功有关，及与下落的高度有关，两小球分别落到最低点的过程中减少的重力势能不相等，故B错误；
C、取释放的水平位置为零势能的参考面，A球通过最低点时的重力势能与B球通过最低点时的重力势能小，故C错误；
D、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。
故选AD。6．BC【解析】AB．根据Ep=mgh知，重力势能与物体被举起的高度有关，采用类比的方法知，弹簧的弹性势能与弹簧的拉伸长度有关，即形变量有关；故B正确，A错误；CD．根据Ep=mgh知，重力势能与物体的重力有关，采用类比的方法知，弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数有关．故C正确，D错误。故选BC。7．CD【解析】A．设人对物体的作用力为F，由牛顿第二定律得即则提升物体的过程中手对物体做功为故A正确，不符题意；B．提升过程中，合外力对物体做功故B正确，不符题意；CD．因为物体上升h，所以重力势能增加mgh，克服重力做功mgh，故C错误，符合题意，D错误，符合题意。本题选不正确的，故选CD。8．AD【解析】A. 物体重力做功为WG=mgh，选项A正确；    B. 以抛出点为重力势能的零点，则物体落到海平面时的重力势能为-mgh，选项B错误；C. 由动能定理则根据PG=mgvy，则小球落地时重力的瞬时功率为选项C错误；D. 小球从抛出到落到海平面上的过程机械能守恒，则小球落地时的机械能为选项D正确。故选AD。9．BD【解析】空降兵从跳下到下落高度为h的过程中，只有重力做功，机械能不变。故A错误；空降兵从跳下到刚匀速时，重力做功为：mg（H+h），重力势能一定减少了mg（H+h）。故B正确；空降兵匀速运动时，重力与阻力大小相等，所以：kv2=mg，得：．故C错误；空降兵从跳下到刚匀速的过程，重力和阻力对空降兵做的功等于空降兵动能的变化，即：mg（H+h）-W阻=mv2。得：W阻=mg（H+h）-m•（）2=mg（H+h）-．故D正确。10．AC【解析】A．升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中，开始阶段，重力大于弹力，加速度方向向下，向下做加速运动，加速度大小当重力和弹力相等以后，弹力大于重力，加速度方向向上，向下做减速运动，加速度大小加速度的大小先减小后增大，因为刚接触弹簧时升降机有一定的速度，则最后触地时加速度大于g，故A正确；B．由上述分析可知，升降机的速度先增加后减小，根据可知速度v与位移x并非线性关系，选项B错误； C．升降机重力做功即重力做功与x成正比关系，选项C正确；D．弹簧克服弹力做功为则弹性势能则选项D错误。故选AC。11．AD【解析】在重物由A点摆向最低点B的过程中重物的高度下降，重力对重物做正功，重物的重力势能减小；弹簧伸长，弹簧的弹力对重物做负功，弹性势能增加，故AD正确，BC错误。故选AD。12．CD 【解析】第1 s末物块的动能为Ek=mv2=×5×32 J=22.5 J，故A错误；由图可知，前2 s物体向上做匀加速直线运动，2~4 s物体向上做匀速直线运动，4~6 s物体向上做匀减速直线运动，所以前6 s物块一直向上运动，克服重力做功，则物块的重力势能一直增加，故B错误，D正确；前6 s内，物块动能增量为△Ek=0–mv02=-×5×4 J=–10 J，故C正确。故选CD。【名师点睛】此题关键是理解v–t图象的物理意义：斜率等于物体的加速度；图象与坐标轴围成的面积等于位移；知道重力做功与重力势能变化的关系。13．D 【解析】把小球举高到绳子的悬点O处，让小球自由下落，t1时刻绳子刚好绷紧，此时小球所受的重力大于绳子的拉力，小球向下做加速运动，当绳子的拉力大于重力时，小球才开始做减速运动，所以t1时刻小球速度不是最大，故A错误。t2时刻绳子的拉力最大，小球运动到最低点，速度为零，动能最小，势能也最小，绳子也最长，故BC错误，D正确。故选D。【名师点睛】本题考查运用牛顿定律分析小球运动情况的能力，要注意绳子拉力的变化与弹簧的弹力类似，主要是分析弹力和重力的大小关系，从而分析小球的运动情况。14．【答案】（1）    （2）【解析】（1）开始时，斜面上半条链条的重力势能开始时，悬在空中半条链条的重力势能开始时链条的重力势能右侧滑出斜面时链条的重力势能（2）此过程中重力势能的变化量则此过程中重力做的功 【名师点睛】重力对物体所做的功与物体重力势能变化量相反，即。