高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 重力势能第1课时课堂检测

8.2重力势能第1课时培优练习（含答案）

一、单选题

1．物体在运动过程中，克服重力做功50J，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50J D．物体的重力势能一定减小50J

2．一个的球从的高处落到一个水平板上又弹回到的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是（）（　　）

A．重力做功为 B．重力做了的负功

C．物体的重力势能一定减少 D．物体的重力势能一定增加

3．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，其大小是绝对的

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．重力势能是标量，所以没有负值

4．一质量为的工件，在外力作用下以大小为的加速度竖直向上做匀加速直线运动，已知当地重力加速度为。则工件在上升高度为的过程中（　　）

A．工件的重力势能减少 B．工件的重力势能增加

C．工件的动能增加 D．工件的动能减少

5．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．

6．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用木板平托一物块，保持这样的姿势在竖直平面内以速率按顺时针方向做半径为的匀速圆周运动。假设时刻物块在最低点且重力势能为零，关于物块从最低点运动到最高点的过程，下列说法正确的是（　　）

A．物块在最高点受到木板的支持力为

B．物块的重力势能随时间的变化关系为

C．物块在最左侧点时，木板对物块的作用力方向竖直向上

D．物块在运动过程中的加速度不变

7．越野玩具小车行驶在如图所示的路面上，从点经、行驶到点，其中段水平。下列说法正确的是（　　）

A．在段，小车的重力势能减少

B．在段，小车的重力势能不变

C．在段，小车的重力始终做负功

D．在全过程中，小车的重力势能始终都在增加

8．在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m、长为l的绳，其绳长的四分之一悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，绳子的重力做功和重力势能变化如何（桌面离地高度大于l）（　　）

A．， B．，

C．， D．，

9．质量为m的某同学在背越式跳高过程中，恰好越过距地面高度为h的横杆，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　）

A．起跳阶段，地面对人的弹力做正功

B．离开地面上升过程中，重力势能增加mgh

C．从起跳最低点到上升最高点过程先超重后失重

D．刚接触海绵垫时，在竖直方向立即做减速运动

10．如图所示，同一物体m分别放在A、B两个位置，A在二楼天花板下方，B在一楼地面上，以二楼地面为参考平面，下列说法正确的是（　　）

A．物体m在B位置的重力势能大于0

B．将物体m从移到A的过程中，重力做负功，重力势能减小

C．选不同的参考平面，物体m在A位置的重力势能都相同

D．选不同的参考平面，物体m从A移到B的过程中，重力势能的变化量都相同

11．如图所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧处于原长，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移（开始时弹簧处于原长）是H，则物体重力势能的增加量为（　　）

A．8MgH B．MgH＋ C．MgH- D．MgH-

12．如图所示，一长为L，质量为m的匀质链条，开始时用手按住A端，放在光滑的桌面上，有的长度悬在桌边缘，松手后，链条滑离桌面，从开始到链条刚滑离桌面过程中整个链条的重力势能变化了（　　）

A．mgL B．mgL C．-mgL D．-mgL

二、解答题

13．用长度均为的细线把小球和质量为的小球悬挂起来，二者静止时的状态如图所示。今对小球加一水平向左的力，对小球加一水平向右的力，且，重力加速度为。物体在运动过程中和空气之间由于摩擦而生热，最后两个小球再次静止不动。则当两个小球最后再次静止不动时，二者组成的系统的重力势能与不加外力时相比变化了多少？

14．“高空抛物”是一种违法行为，某人在离地高45m处，抛下一质量为1kg的物体，设物体所受阻力不计，初速度为零，取g=10m/s2，以地面为参考平面。求：

（1）物体在开始下落时具有的重力势能

（2）整个下落过程中重力对物体做的功

（3）整个下落过程中重力做功的功率

（4）落地时重为做功的功率。

15．如图所示，是一高的光滑轨道，末端与水平轨道相连.一质量的小物体从轨道端由静止释放，若物体与水平轨道间的动摩擦因数，重力加速度。

（1）求物体从到的过程中，重力势能的减少量；

（2）若在处，物体的速度方向改变时，损失了的动能，求小物体在水平轨道上运动的最大距离。

16．小亮观赏跳雪比赛，看到运动员先后从坡顶水平跃出后落到斜坡上，如图所示，某运动员的落地点B与坡顶A的距离，空中飞行时间，若该运动员的质量，忽略运动员所受的空气的作用力，重力加速度取，求：

（1）A、B两点的高度差h；

（2）运动员在A点的重力势能（以B所在的水平面为零势能参考面）；

（3）运动员落到B点时的动能。

三、填空题

17．一个质量为的小球从倾角的光滑斜面上由静止释放，经过一段时间沿着斜面运动了10m，则这个过程中小球重力势能的变化量等于________，重力做功的平均功率等于________（）

18．如图，两截半径分别为2R和R的圆筒，底部放在同一水平面上，大筒内装的高度为H、密度为ρ的液体，现把连接两筒的阀门打开，使两筒中液体高度相等，则此时右筒内液体高度为__________，这一过程中重力做功为__________。

19．某球员定点罚球，篮球刚好水平越过篮筐前沿。已知罚球点离篮筐前沿的水平距离为 4.2m，罚球的出球点与篮球运动最高点间的高度差为0.8 m，篮球质量为 0.6 kg，这次罚球该球员对篮球做的功为38J，不计空气阻力，g取10 m/s2，则篮球从出球点运动到最高点，重力势能增加了______J，篮球在最高点时的动能为______ J。

20．如图，一质量为、长度为的均匀柔软细绳竖直悬挂在天花板上，若以天花板为参考平面，细绳的重力势能为________：现将绳的下端竖直向上拉起至点，点与绳的上端相距，在此过程中，细绳的重力势能__________（填“增加”或“减少”），重力势能的变化量大小为_________。（重力加速度大小为）

参考答案

1．B

【详解】

克服重力做功，即重力做负功，重力势能增加，高度升高，克服重力做功50J，重力势能就增加50J，但不知道零势面，故势能不知，故ACD错误，B正确。

故选B。

2．C

【详解】

重力做的正功

重力做的功等于重力势能的减少量，因此重力势能减少。

故选C。

3．B

【详解】

A．重力势能的大小与零势能面的选取有关，在零势能面下方，物体重力势能为负值，在零势能面上方，物体重力势能为正值，在零势能面上，物体重力势能为零，A错误；

B．当重力对物体做正功时，物体的重力势能减少，B正确；

C．只有放在零势能面上的物体重力势能才是零，而并不是放在地面上，重力势能就为零，C错误；

D．重力势能是标量，但有正负之分，当物体位于参考平面下方时，重力势能是负值，D错误。

故选B。

4．B

【详解】

AB．重力做功为

工件重力势能增大mgh，故A错误，B正确；

CD．合力做功

根据动能定理

所以物体的动能增加mgh，故CD错误。

故选B。

5．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。

6．B

【详解】

A．物块在最高点时，根据牛顿第二定律

解得物块受到木板的支持力为

选项A错误；

B．物块的重力势能随时间的变化关系为

选项B正确；

C．物块在最左侧点时，木板对物块有竖直向上的支持力mg以及指向圆心方向的静摩擦力，则木板对物块的作用力方向不是竖直向上，选项C错误；

D．物块在运动过程中的加速度大小不变，但是方向不断变化，选项D错误。

故选B。

7．B

【详解】

ABD．根据可知，在段，小车的重力势能随高度的升高而增大；在段，小车的重力势能不变；在段，小车的重力势能随高度的降低而减小；故AD错误，B正确；

C．在段，小车的重力势能减小，重力始终做正功，故C错误。

故选B。

8．A

【详解】

设桌面为零势能面，将链条分成水平部分和竖直部分两段，水平部分的重力势能为零，竖直部分的重心在竖直段的中间，高度为，而竖直部分的重力为，重力势能

绳子刚好全部离开桌面，则高度为，而竖直部分的重力为，重力势能

重力势能的变化量

重力做的功

故A正确，BCD错误。

故选A。

9．C

【详解】

A．该同学起跳脚蹬地的过程中，地面对人的弹力方向上没位移，所以弹力不做功，故A错误；

B．上升过程中，人的重心上升的高度小于h，则重力势能增加量小于mgh，故B错误；

C．从起跳最低点到上升最高点过程该同学先加速运动离地后做减速运动，即加速度先向上然后向下，则先超重后失重，故C正确；

D．刚接触海绵垫时，重力大于海绵的弹力，先做加速运动，当重力小于海绵的弹力后做减速运动，故D错误。

故选C。

10．D

【详解】

A．物体m的位置在参考平面下方，重力势能小于0，选项A错误；

B．将物体m从B移到A的过程中，重力做负功，重力势能增大，选项B错误；

C．选不同的参考平面，物体m在A位置的重力势能不相同，选项C错误；

D．重力势能的变化量只和重力做功有关，而重力对同一物体做功只和初末位置的高度差有关，与参考平面的选择无关，选项D正确。

故选D。

11．C

【详解】

手拉着弹簧上端P点缓慢向上移动，可以看成物体是处于平衡状态，根据胡克定律得，弹簧的伸长量

在这一过程中，P点的位移是H。所以物体上升的高度为所以物体重力势能的增加量为。

故选C。

12．C

【详解】

设桌面为零势能面，开始时链条的重力势能为

当链条刚脱离桌面时的重力势能

故重力势能的变化量

故选C。

13．

【详解】

分析题意可知，当两个小球再次静止时的位置及受力图如图所示

由小球的受力图可知

解得

由图知，小球重力势能不变，小球重力势能增加，小球重力势能的变化量为

解得

14．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】

（1）以地面为参考平面，物体在开始下落时具有的重力势能为

（2）整个过程重力做的功为

（3）由公式

解得下落所用时间

则整个过程中重力的功率为

（4）落地时的速度为

则落体时重力的功率为

15．（1）；（2）

【详解】

（1）减少的重力势能

解得

（2）在物体从到的过程中，由动能定理可得

在水平轨道上，再由动能定理可得

解得小物体在水平轨道上运动的最大距离

16．(1)45m   (2)27000J  (3)3.9×104J

【详解】

（1）A、B两点间的高度：

；

（2）以B所在的水平面为零势能参考面，运动员在A点的重力势能：

。

（3）运动员做平抛运动，水平方向：

，

水平速度

，

落到B点时竖直分速度

，

运动员到达B点的速度：

，

到达B点的动能

。

答：（1）A、B两点的高度差h是45m；

（2）运动员在A点的重力势能是27000J；

（3）运动员落到B点时的动能是。

17．    25W   

【详解】

[1]重力做功为

重力做正功，重力势能减少，变化量为

[2] 小球沿斜面做匀加速直线运动，加速度

根据

解得

重力做功的平均功率为

18．       

【详解】

[1]大圆筒和小圆筒的面积分别为

总的液体体积为

令两圆筒中液体的高度为h，则

解得

[2]以水平面为零势能面，则阀门打开前的液体的重力势能为

阀门打开后的液体的重力势能为

所以重力做的功为

19．4.8    33.1   

【详解】

[1]重力势能增加量

[2]逆向分析，篮球做平抛运动，则在空中运动时间，由

得

则水平速度

因此篮球在最高点时的动能为

20．    增加       

【详解】

[1]以天花板为参考面，绳的重心在天花板下处，故重力势能为。

[2]细绳的一部分重心升高，故重力势能增加。

[3]绳的上面三分之二不动，下面三分之一上移，这一段的质量为，重心上移，故增加的重力势能为。