物理必修24.重力势能课后作业题

7.4 重力势能 同步练习

一、选择题(本题包括5小题，.每小题至少一个选项正确)

1.(2011·枣庄高一检测)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，则下列说法正确的是(   )

A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程中重力做的功

B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程中重力做的功

C.从A到B重力做功mg(H+h)

D.从A到B重力做功mgH

2.下面关于重力势能的说法中，正确的是(   )

A.有A、B两个物体，A的高度是B高度的2倍，那么物体A的重力势能的数值一定是物体B的2倍

B.从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛，从抛出到落地的过程中，物体重力势能的变化是相同的

C.有一物体从楼顶落到地面，如果受到空气阻力，物体重力势能的减少量小于自由下落时重力势能的减少量

D.重力做功时，不仅与物体运动的高度差有关，还与物体运动的路径有关

3.(2011·连云港高一检测)物体在运动过程中，克服重力做功50 J,则以下说法中正确的是(   )

A.物体的高度一定降低了

B.物体的高度一定升高了

C.物体的重力势能一定是50 J

D.物体的重力势能一定增加50 J

4.质量为50 kg、高为1.8 m的跳高运动员，背越式跳过2  m 高的横杆而平落在高50 cm的垫子上，整个过程中重力对人做的功大约为(   )

A.1 000 J       B.750 J       C.650 J       D.200 J

5.(2011·大同高一检测)一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上.现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则(   )

A.铁棒的重力势能增加了300 J

B.铁棒的重力势能增加了150 J

C.铁棒的重力势能增加量为0

D.铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定

二、非选择题(本题包括3小题，要有必要的文字叙述)

6.如图所示，一条铁链长为2 m，质量为10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为多少？(g取10 m/s2)

7.(2011·苏州高一检测)在离地面80 m处无初速度释放一小球，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；

(2)在第3 s内重力所做的功和重力势能的变化.

8.(挑战能力)如图所示，一个质量为m的木块以初速度v0冲上倾角为θ的固定斜面，沿斜面上升L的距离后又返回到出发点，若木块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：

(1)木块上升过程中克服重力做功的平均功率是多少？木块的重力势能变化了多少？

(2)木块从开始运动到返回到出发点的过程中，滑动摩擦力做的功是多少？

(3)木块从开始运动到返回到出发点的过程中，重力做的功是多少？重力势能变化了多少？

答案解析

1.【解析】选D.重力做功与物体的运动路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，从A到B的高度是H，故从A到B重力做功mgH，D正确.

2.【解析】选B.重力势能的大小与物体的质量和参考平面的选取有关，A错误；重力做功与运动路径无关，D错误；重力势能的变化量等于重力做的功，B正确，C错误.

3.【解析】选B、D.克服重力做功,即重力做负功,重力势能增加,高度升高,克服重力做多少功,重力势能就增加多少,但重力势能的大小是相对的,故A、C错误,B、D正确.

4.【解析】选D.起跳时站立，重心离地面0.9 m，平落在50 cm 的垫子上，重心下落了约0.4 m，重力做功W=mgh=200 J，故D正确.

5.【解析】选B.铁棒的重心升高的高度h=0.25 m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔEp=mgh=600×0.25 J=150 J，故B正确.

6.【解析】铁链从初状态到末状态，它的重心位置提高了，因此铁链克服重力做功为：

.

答案：100 J

7.【解析】(1)在第2 s末小球所处的高度

.

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

.

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50 J.

答案：(1)-40 J   (2)50 J   减少50 J

8.【解析】(1)木块上升过程中做匀减速运动，克服重力做功的平均功率，

木块的重力势能增加了mgΔh=mgLsinθ.

(2)木块从开始运动到返回到出发点的过程中，滑动摩擦力做的功

W=Ff·2L=-μmgcosθ·2L=-2μmgLcosθ.

(3)木块从开始运动到返回到出发点的过程中，在重力方向上没有位移，重力做的功是0，重力势能没有变化.

答案：(1)    增加了mgLsinθ    (2)-2μmgLcosθ     (3)0    0

【方法技巧】  重力势能变化的两种求解方法

方法一：应用重力势能变化公式ΔEp=Ep2-Ep1来求.具体方法是首先选取零势能面，然后应用Ep=mgh求出物体在初、末位置的重力势能，再代入定义式ΔEp=Ep2-Ep1求出重力势能变化量.

方法二：应用重力势能变化与重力做功的关系来求.先据条件确定初、末位置的高度差Δh，代入WG=mgΔh求出重力做的功，再利用关系式ΔEp=-WG确定出重力势能的变化量.