高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能课时作业

2020-2021学年人教版（2019）必修第二册

8.2重力势能 课时作业1（含解析）

1．如图所示，质量为M的物体放在水平地面上，物体上方安装一劲度系数为k的轻弹簧，在弹簧处于原长时，用手拉着其上端P点很缓慢地向上移动，直到物体脱离地面向上移动一段距离。在这一过程中，P点的位移为H，则物体重力势能的增加量为（　　）

A．MgH B．MgH＋ C．MgH－ D．MgH－

2．关于重力势能，下列说法中正确的是（　　）

A．某个物体处于某个位置，重力势能的数值是唯一确定的，与参考面选取无关

B．只要重力做功，物体的重力势能一定变化

C．物体做匀速直线运动时，其重力势能一定不变

D．物体重力势能增加时，物体的重力可以不做功

3．2012年2月25日，我国成功发射第十一颗北斗导航卫星，北斗导航系统的组网又向前迈进了一步。卫星发射上升过程中，其重力做功和重力势能变化的情况为（　　）

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．重力做负功，重力势能减小 D．重力做负功，重力势能增加

4．如图所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置（即重力和弹簧弹力大小相等的位置），今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，已知，弹簧始终在弹性限度内，则这两次弹力做功的关系为（　　）

A．  B．  C．  D．

5．劲度系数分别为和的弹簧A和B连接在一起，拉长后将两端固定，如图，弹性势能、的关系是（　　）

A．  B．  C．  D．无法比较、的大小

6．如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（　　）

A．重力势能减少，弹性势能增大 B．重力势能增大，弹性势能减少

C．重力势能减少，弹性势能减少 D．重力势能不变，弹性势能增大

7．关于弹性势能，下列说法正确的是（　　）

A．发生形变的物体都具有弹性势能

B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的

C．当弹力做功时弹性势能一定增加

D．当物体的弹性势能减小时，弹力一定做了正功

8．如图所示，射箭时人通过拉弓引起弹性势能的增加，此时的弹性势能主要（　　）

A．存储在箭上 B．存储在弓上 C．存储在弦上 D．存储于拉弓人的手上

9．如图所示，放置于光滑水平桌面上的轻质弹簧，左端固定在竖直挡板上。现使一滑块沿桌面以某一向左的初速度滑向弹簧，在滑块接触到弹簧直到速度减为零的过程中（　　）

A．弹簧的弹性势能越来越大，弹力也越来越小

B．弹簧的弹性势能越来越小，弹力也越来越大

C．弹簧的弹性势能越来越小，弹力也越来越小

D．弹簧的弹性势能越来越大，弹力也越来越大

10．一个质量是5kg的物体被人用手匀加速向上托高1m，g＝10m/s2，下列说法中正确的是（　　）

A．手对物体做功50J

B．合力对物体做功0J

C．物体克服重力做功50J

D．手对物体做正功，且大于50J

11．物体在某一运动过程中，重力对它做了40 J的负功，下列说法中正确的是（　　）

A．物体的高度一定升高了 B．物体的重力势能一定减少了40 J

C．物体重力势能的改变量不一定等于40 J D．物体克服重力做了40 J的功

12．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

13．下列说法正确的是（　　）

A．重力做正功，重力势能增加 B．重力做负功，重力势能增加

C．物体走的路径越长，重力做功越多 D．重力势能的改变量与零势能面选取无关

14．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

15．一升降机箱底部装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦和空气阻力的影响，则升降机在从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中（　　）

A．升降机的速度不断减小

B．升降机的加速度不断变大

C．先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功

D．重力势能减小，弹性势能增大

16．世界著名撑杆跳高运动员——乌克兰名将布勃卡身高1.83m，体重82kg，他曾35次打破撑竿跳高世界纪录，如图，目前仍保持着6.14m的世界纪录。请你回答以下两个问题：g取10m/s2

(1)他最后跳过6.14m时，至少克服重力做多少功？

(2)他的重力势能改变了多少？

17．通过探究得到弹性势能的表达式为。式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长（或缩短）的长度。请利用弹性势能的表达式计算下列问题。放在地面上的物体，上端系在劲度系数k＝400N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图所示。手拉绳子的另一端，当往下拉0.1m时，物体开始离开地面，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h＝0.5m高处。如果不计弹簧质量和各种摩擦，求拉力所做的功以及弹簧的弹性势能。

18．如图所示，水平弹簧劲度系数k=500N/m。用一外力推物块，使弹簧压缩10cm而静止。突然撤去外力F，物块被弹开，则弹簧弹开物块的过程中，弹簧对物块做了多少功？弹性势能的变化量是多少？（弹簧与物块不连接）

19．将一质量为2kg的物体在5m高的地方由静止释放，取g=10m/s2，求物体下落的过程中，求：

(1)到达地面所经历的时间；

(2)重力所做的功。

20．如图所示，用沿斜面向上、大小为800 N的力F，将质量为100 kg的物体沿倾角为37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L＝5 m，物体与斜面间的动摩擦因数为0.25.求这一过程中：(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

(1)物体的重力所做的功；

 (2)摩擦力所做的功；

(3)物体所受各力的合力所做的功.

参考答案

1．C

【详解】

物体离开地面时，弹簧的伸长量

x=

物体上升的距离

h=H－x

则物体重力势能的增加量

ΔEp=Mgh=MgH－

故选C。

2．B

【详解】

A．重力势能具有相对性，取不同的参考面，物体即使在同一位置不动，重力势能也发生变化，故A错误；

BD．重力做功是物体重力势能变化的原因，重力做功，重力势能一定发生变化，故B正确，D错误；

C．做匀速直线运动的物体，只要它的重力做功，即高度发生变化，它的重力势能就一定发生变化，故C错误。

故选B。

3．D

【详解】

卫星发射上升过程中，重力方向与位移方向相反，重力做负功，重力势能增加。

故选D。

4．D

【详解】

弹簧弹力做的功与弹性势能的关系为

可知，两次弹簧的形变量相等，则

故选D。

5．B

【详解】

根据牛顿第三定律，A、B弹簧的弹力大小相等。由于

所以弹性势能

又由于

所以

故选B。

6．A

【详解】

弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增加；下降中，重力做正功，重力势能减少。故A正确，BCD错误。

故选A。

7．D

【详解】

A．发生完全非弹性形变的任何物体各部分之间没有弹性势能，A错误；

B．重力势能和弹性势能都是相对参考位置而言的，B错误；

CD．根据弹力做功与弹性势能的关系可知，只有弹力做负功时弹性势能才能增加，如果弹力做正功，则弹性势能就会减小，故C错误，D正确。

故选D。

8．B

【详解】

人拉弓时，弓发生了明显的弹性形变，弹性势能主要存储在弓上，故ACD错误，B正确。

故选B。

【点睛】

9．D

【详解】

弹簧弹性势能与弹簧劲度系数和形变量大小有关，劲度系数越大，形变量越大弹簧弹性势能越大，弹簧弹力根据胡克定律可知，劲度系数越大，形变量越大弹簧弹力越大，在滑块接触到弹簧直到速度减为零的过程中，弹簧压缩量越来越大，则弹簧的弹性势能越来越大，弹力也越来越大。

故选D。

10．CD

【详解】

A D．物体向上做匀加速运动，手对物体的作用力且为恒力，故手对物体做的功

故A错误，D正确；

B．合力做功

故B错误；

C．重力做功

故C正确。

故选CD。

11．AD

【详解】

A．重力做负功，物体位移的方向与重力方向之间的夹角一定大于90°，所以物体的高度一定升高了，故A正确；

BC．由于，故

所以物体的重力势能增加了40 J，故BC错误；

D．重力做负功又可以说成是物体克服重力做功，故D正确。

故选AD。

12．BCD

【详解】

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错误；

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正确；

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正确；

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正确。

故选BCD。

13．BD

【详解】

A．重力做正功时，物体的高度下降，重力势能减小，故A错误；

B．当重力做负功时，物体上升，重力势能一定增加，故B正确；

C．重力做功与路径无关，只与初末位置有关，故C错误；

D．重力势能具有相对性，重力势能的大小与零势能参考面的选取有关，但重力势能的改变与零势能点的选择无关，故D正确。

故选BD。

14．BD

【详解】

A．重力势能是相对的，参考面选取不同，重力势能的值不同，故A错误；

B．重力做功时，物体下落，重力势能减少，故B正确；

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，故C错误，D正确。

故选BD。

15．CD

【详解】

AB．从弹簧下端触地直到最低点的运动过程中，弹簧的弹力不断变大；当弹力小于重力大小时，升降机加速度方向向下，升降机做加速运动，根据牛顿第二定律可得加速度大小为

可知加速度减小；当弹力大于重力大小时，升降机加速度方向向上，升降机做减速运动，根据牛顿第二定律可得加速度大小为

可知加速度变大，故A、B错误；

C．从升降机接触弹簧到速度最大的过程中，动能增大，由动能定理知，合力做功为正，则弹力做的负功小于重力做的正功；从速度最大位置到最低点的过程中，动能减小，由动能定理知，合力做功为负，则弹力做的负功大于重力做的正功，故C正确；

D．由于升降机的高度不断下降，则重力势能不断减小，弹簧的压缩量不断增大，则弹性势能不断增大，故D正确；

故选CD。

16．(1)4284.5J；(2)增加了4284.5J

【详解】

(1)人的重心大约在人身高的一半的位置，即0.915m，在撑杆跳的过程中，人的重心升高的高度为

h=6.14m－0.915m=5.225m

在人重心升高的过程中，克取重力所做的功为

W=mgh=82×10×5.225J=4284.5J

(2)克服重力做功等于重力势能的增加量，故重力势能增加4284.5J

17．22J；2J

【详解】

由题意知弹簧的最大伸长量x＝0.1m

弹性势能

刚好离开地面时，G＝F＝kx＝400×0.1N＝40N

则物体缓慢升高，F＝40N，物体上升h＝0.5m

拉力克服重力做功W＝Fl＝mgh＝40×0.5J＝20J

则拉力共做功W′＝（20＋2）J＝22J

18．2.5 J；2.5 J

【详解】

弹簧的弹力遵循胡克定律，根据胡克定律可作出图象如图所示

弹开过程弹力逐渐减小，当恢复原长时弹力为零，根据图象所围面积表示在这一过程中的功，有

在弹簧弹开物块的过程中，弹力做正功，由弹力做功与弹性势能变化的关系可知，弹性势能的减少量为

19．(1)1s；(2) 100J。

【详解】

(1) 物体做自由落体运动，则由 解得

(2) 重力做功

W=mgh=20×5=100J

20．(1)－3000J　(2)－1000J　(3)0

【分析】

对物体受力分析，根据求解各力做的功．

【详解】

物体受力情况如图所示

(1)根据，得

(2) 由受力分析知，摩擦力

根据，得

(3) 物体做匀速运动，，故.

【点睛】

解题的关键就是要知道各个力与位移夹角的关系，再根据求各个力做功．