物理必修 第二册2 重力势能优秀课时作业

这是一份物理必修 第二册2 重力势能优秀课时作业，共13页。
A．重力对人一直做正功
B．人的重力势能一直减小
C．人通过B点之后，弹性绳子具有弹性势能
D．从A点到D点，弹性绳子的弹性势能一直增加
2．质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．物体重力做的功为mgh
B．物体所受阻力做功为
C．物体重力势能减少了mgh
D．物体所受阻力做功为－
3．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
4．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在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，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，弹力不做功
B．重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加
C．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功
D．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功
5．若物体分别沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A运动到B，则（ ）
A．沿路径Ⅰ重力所做的功更大
B．沿路径Ⅱ重力所做的功更大
C．沿路径Ⅰ和Ⅱ重力所做的功一样大
D．条件不足，不能判断
6．下列关于重力势能的说法中正确的是（ ）
A．重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1与Ep2方向相反
B．同一物体重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1>Ep2
C．在同一高度的质量不同的两个物体，它们的重力势能一定不同
D．重力势能是标量，负值没有意义
7．质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为（ ）
A．mgh，减少mg（H－h）B．mgh，增加mg（H＋h）
C．－mgh，减少mg（H＋h）D．－mgh，增加mg（H－h）
8．某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，已知球的重力为mg，则下列说法中正确的是（ ）
A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功
C．从A到B重力做功mg（H＋h）
D．从A到B重力做功mgH
9．如图所示，和是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，、、三点位于同一水平面上，和分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从和两处同时无初速释放，则（ ）
A．沿光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B．两小球到达点和点时，重力做功相等
C．两小球到达点和点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从和两处无初速释放时，重力势能相等
10．一棵树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上与A等高处先落到地面C最后滚入沟底D。已知AC、CD的高度差分别为2.2m和3m，以地面C为零势能面，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示。算出该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是（g取10m/s2）（ ）
A．15.6J和9JB．9J和-9JC．15.6J和-9JD．15.6J和-15.6J
11．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，下列图像中能正确反映和h之间关系的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端与一弹簧连接，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是（弹簧始终在弹性限度内）（ ）
A．弹簧的弹性势能先减小后增大B．弹簧的弹性势能先增大后减小
C．弹簧的弹性势能逐渐减小D．弹簧的弹性势能逐渐增大
13．如图所示，质量相等的两木块中间连有一弹簧，今用力缓慢向上提，直到恰好离开地面．开始时物体静止在弹簧上面．设开始时弹簧的弹性势能为，刚要离开地面时，弹簧的弹性势能为，则关于、大小关系及弹性势能变化说法中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
14．如图所示，物体A的质量为m，A的上端连接一个轻弹簧，弹簧原长为L0，劲度系数为k，整个系统置于水平地面上，现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，B点上移距离为L，此时物体A也已经离开地面，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）
A．提弹簧的力对系统做功为mgL
B．物体A的重力势能增加mgL
C．物体A的重力势能增加mg(L－L0)
D．物体A的重力势能增加
15．如图所示，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中，绳的重力势能增加（ ）
A．mglB．mgl
C．mglD．mgl
16．如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度以内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时，弹簧弹力所做的功以及弹性势能的改变量分别为（ ）
A．3.6 J、－3.6 JB．－3.6 J、3.6 J
C．1.8、－1.8 JD．－1.8 J、1.8 J
17．如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将他的身体视为一根直棒，已知重心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离OA、OB分别为1.0m和0.60m，若他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则运动员1min内克服重力做功约为
A．150JB．204JC．4500JD．7200J
18．在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量均为m，厚度均为h，如图9所示，若将砖一块一块地竖直叠放起来，在此过程中，重力做多少功？重力势能如何变化，变化了多少？（重力加速度为g）
19．如图所示，杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m和m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？
20．如图所示，有一连通器，左右两管A、B的横截面积均为S，内盛密度为ρ的液体，开始时两管内的液面高度差为h，若打开底部中央的阀门K，液体开始流动，最终两液面相平，在这一过程中，液体的重力势能变化了多少？是增加了还是减少了？
参考答案
1．ABC
【详解】
AB．整个过程中，重力一直做正功，重力势能一直减小，故AB正确；
CD．人从高空落下到弹性绳子达到原长的过程中，弹性绳子不做功，此后弹性绳子一直做负功，弹性势能一直增加，故C正确，D错误。
故选ABC。
2．ACD
【详解】
因物体的加速度为，由牛顿第二定律可知
解得空气阻力为
A．重力做功为
A正确；
BD．阻力做功为
B错误，D正确；
C．根据重力做功与重力势能变化的关系，重力势能减少mgh，C正确。
故选ACD。
3．AD
【详解】
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。
4．BC
【详解】
C．用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，弹力不做功，C正确；
ABD．用弹簧拴住重物向下摆动时，弹簧要伸长，重物轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功比用细绳代替弹簧后做功多，AD错误，B正确。
故选BC。
5．C
【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，沿两路径运动重力做功均相等；均为WG=mgh。
故选C.
6．B
【详解】
AB．重力势能是标量，正负表示大小，不表示方向，重力势能Ep1=2J，Ep2=-3J，则Ep1大于Ep2，故A错误，B正确；
C．重力势能是一个相对量，是相对于参考平面来说的，在同一高度的质量不同的两个物体，如果选取该高度为参考平面，则它们的重力势能都为零，故C错误；
D．重力势能是标量，负值表示物体处于参考平面以下，有意义，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
以桌面为参考平面，地面在参考平面下方h处，物体重力势能为：Ep＝－mgh，小球下落的高度为h＋H，所以重力做功为：W＝mg（h＋H），知小球下落过程中重力势能减少了mg（H＋h）。
故选C。
8．D
【详解】
重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关，故从A到B重力做功为
WG＝mgH
故选D。
9．D
【详解】
AB．重力势能具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值，如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体初、末两点在竖直方向的高度差，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度差不等，所以重力做功不相等，故AB错误；
CD．不管选哪一点为零势能，A点和B点相对零势能点的竖直高度均相等，所以重力势能相等，两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，宫C错误D正确。
故选D。
10．C
【详解】
以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得D处的重力势能
Ep=mgh=0.3×10×（-3）J=-9J
从A下落到D的过程中重力势能的减少量
ΔEp=mgΔh=0.3×10×（2.2＋3）J=15.6J
故选C。
11．B
【详解】
设初始位置距地面的高度为H，则
整理得
图像时一次函数。
故选B。
12．A
【详解】
由物体处于静止状态可知，弹簧处于压缩状态，撤去F后，物体在向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能先减小后增大，BCD错误，A正确。
故选A。
13．A
【详解】
AB.开始时弹簧形变量为，有．设离开地面时形变量为，有．由于所以，选项A符合题意，B不符合题意；
CD.因为，则，选项CD不符合题意；
故选A。
14．D
【详解】
将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起，由于开始时有支持力，故拉力先小于mg，物体离地后等于mg；拉力的位移为L，故提弹簧的力对系统做功小于mgL，A错误；提弹簧的力对系统做功小于mgL，弹簧的弹性势能也要增加，故物体的重力势能的增加量小于mgL，B错误；B点上移距离为L，弹簧伸长量为，则A上升的高度为，则A的重力势能增加，C错误D正确．
故选D。
15．A
【详解】
由题意可知，PM段细绳的重力势能不变，MQ段细绳的重心升高了，则重力势能增加
故选A。
16．C
【详解】
F－x围成的面积表示弹力的功
据知，弹性势能减少1.8 J，故ABD错误，C正确。
故选C。
17．C
【详解】
由几何知识可知，人肩部上升的距离为0.4m时，人重心上升的高度为
则1次俯卧撑克服重力做功
1min内做了30个俯卧撑，1min内克服重力做功
故选C。
18．；重力势能增加，增加了
【详解】
砖由平放在地面上到把它们一块块地竖直叠放起来，克服重力所做的功等于砖增加的重力势能。
取n块砖整体为研究对象，原来整体重心距地面高度为，
叠放起来后整体重心距地面高度为
Δh=nh
故
WG＝nmgΔh＝nmg(-nh)＝
重力做负功，重力势能增加，增加了。
19．减少了mgL
【详解】
重力对小球a做的功为W1＝2mgL
重力对小球b做的功为W2＝－mgL
则重力对由a、b组成的系统所做的总功为：
WG＝W1＋W2＝2mgL＋(－mgL)＝mgL因为WG>0，所以系统的重力势能减少，且减少了mgL.
点睛：根据重力做功与重力势能变化的关系，分别求出两小球受到的重力做的功，然后求出两重力做的总功，确定重力势能的变化．
20．-h2ρgS，减少了
【详解】
由于A、B两管横截面积相等，液体的体积不变，所以B管中液面下降的高度和A管中液面上升的高度相同，液面最终静止在初始状态A管液面上方处，因为物体的重力势能变化与过程无关，只与初、末状态的位置有关，所以可以等效为将B管中上方高的液柱移动到A管中液面上方，达到液体最终静止的状态，而其他的液体的位置没有变化，对应的重力势能也没有变化，全部液体重力势能的变化，就是B管上部长的液柱重力势能的减少量。B管中重力势能变化的部分液柱其重心的高度变化了
Δh＝-
它的重力为
mg＝hSρg
所以全部液体重力势能变化了
ΔEp=mgΔh=-hSρg×h=-h2ρgS
负号表示重力势能减少了。‍