高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律2 重力势能课时训练，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．完全相同的甲、乙、丙三个小球，分别沿如图所示路径，从相同高度滑到同一水平面上，下列说法正确的是（ ）
A．重力对甲球做功最多B．重力对乙球做功最多
C．重力对丙球做功最多D．重力对三个小球做功一样多
2．篮球场上，运动员练习投篮，篮球在空中划过一条漂亮的弧线落入篮筐，篮球的运动轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能（ ）
A．一直减小B．一直增大C．先减小后增大D．先增大后减小
3．关于重力做功和重力势能，下列说法中正确的有（ ）
A．重力做功与路径有关
B．当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定减小
C．重力势能为负值说明其方向与规定的正方向相反
D．重力势能的大小与零势能参考面的选取有关
4．关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是（ ）
A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大
D．弹性势能是弹簧和使它发生形变的物体所共有的
5．关于小孩子荡秋千，有下列四种说法：①质量大的孩子荡秋千，它摆动的频率更大些 ②孩子在秋千达到最低点处有失重的感觉 ③拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开 ④自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重心，增加势能．上述说法中正确的是
A．①②B．③④C．②④D．②③
6．关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是
A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
C．同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大
D．弹性势能的大小与使弹簧发生形变的物体质量有关
7．某同学以一定的初速度将一小球从某高处水平抛出。以抛出点为零势能点，不计空气阻力，小球可视为质点，图所示图线能比较符合小球从抛出到落地过程中，其动能和重力势能随时间t变化的关系是
A．B．
C．D．
8．假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，在火星表面将一轻弹簧竖直固定在水平面上，把质量为m的小球P（可看作质点）从弹簧上端一定高度h处由静止释放，小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点，如图甲所示，从落到弹簧上开始小球的加速度a与弹簧压缩量x间的关系如图乙所示，其中a0、h和x0为已知量．设该火星为质量均匀分布半径为R的球体，下列说法正确的是（ ）
A．小球接触弹簧时速度最大
B．该弹簧劲度系数k的大小
C．火星的第一宇宙速度
D．弹簧的最大弹性势能为
二、多选题
9．关于重力做功和物体的重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A．当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少
B．物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加
C．地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值
D．重力做功的多少与参考平面的选取无关
10．质量为2kg的物体做自由落体运动，2s着地，g=10m/s2，下列说法正确的是
A．此过程重力做功400J
B．此过程中动能转化为重力势能
C．此过程中重力的平均功率为400W
D．物体落地时，重力的瞬时功率为400W
11．一质量为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
B．提升过程中合外力对物体做功
C．提升过程中物体的重力势能增加
D．提升过程中物体克服重力做功mgh
12．一个质量为m的物体以某一速度v0从A点向上竖直抛出，因空气阻力的作用其运动的加速度为，物体上升的最大高度为h，则物体在上升过程中( )
A．重力势能增加了mgh
B．动能减少了
C．重力势能增加了mgh
D．物体克服摩擦力的功率随时间在减小
三、解答题
13．物体从高处向低处运动，重力做什么功？物体的重力势能如何变化？重力做功和物体的重力势能变化有什么关系？
14．观察图像回答下列问题：
（1）图甲、乙中射箭和弹弓有什么共同点？
（2）图甲、乙中的装备不变，怎么能使“箭”或“弹丸”射得更远？
（3）怎样可以使图乙中小男孩拉开橡皮条的形变较小就可以使同样的石头射得更远？
（4）图丙中小朋友拉弹簧时小朋友对弹簧做什么功？弹簧的弹力做什么功？弹簧的弹性势能怎么变化？
（5）伸长的弹簧在恢复原长的过程中弹簧的弹力做什么功？弹簧的弹性势能怎么变化？若弹簧在恢复原长的过程中还受到与弹簧弹力反向的拉力，弹簧的弹性势能还减小吗？
（6）压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力做什么功？做的功越多弹性势能越大吗？
15．所谓“深空探测”是指航天器脱离地球引力场，进入太阳系空间或更远的宇宙空间进行探测，现在世界范围内的深空探测主要包括对月球、金星、火星、木星等太阳系星体的探测．继对月球进行深空探测后，2018年左右我国将进行第一次火星探测．图示为探测器在火星上着陆最后阶段的模拟示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力作用在距火星表面一定高度处（远小于火星半径）悬停；此后发动机突然关闭，探测器仅受重力下落2t0时间（未着地），然后重新开启发动机使探测器匀减速下降，经过时间t0，速度为0时探测器恰好到达火星表面．已知探测器总质量为m（不计燃料燃烧引起的质量变化），地球和火星的半径的比值为k1，质量的比值为k2，地球表面附近的重力加速度为g，求：
（1）探测器悬停时发动机对探测器施加的力．
（2）探测器悬停时具有的重力势能（火星表面为零势能面）．
参考答案：
1．D
【详解】重力做功与路径无关，只与初末位置有关，则根据W=mgh可知，重力对三个小球做功一样多。故选D。
2．D
【详解】由图可知，篮球距离地面的高度先增加后减小，根据EP=mgh可知重力势能先增加后减小。
故选D。
3．D
【详解】A．根据重力做功只与初末位置有关，而与路径无关，A错误；
B．物体克服重力做功时，物体的重力势能增加，B错误；
C．重力势能为负值说明其在规定的零势能面下方，C错误；
D．选择不同的零势能参考面，得到的值不同，重力势能的大小与零势能参考面的选取有关。D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．当弹簧变长时，它的弹性势能不一定增大，若弹簧处于压缩状态时，弹簧的弹性势能减小．故A错误．
B．若处于压缩状态时，弹簧变短时，弹簧的弹性势能增大．故B错误．
C．由EP=kx2得知，在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大．故C正确．
D．弹性势能是弹簧具有的，与使它发生形变的物体无关，选项D错误．
故选C．
5．B
【详解】①．秋千摆动的周期跟摆长有关，与质量无关，所以频率与小孩的质量无关，故①错误；
②．在最低点，向心力方向向上，压力大于重力，有超重的感觉，故②错误；
③．根据向心力公式可知，在最低点绳子受到的拉力最大，所以拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开，故③正确；
④．自己荡秋千想荡高一些，必须要提高重力势能，则要在两侧最高点提高重心，增加势能，故④正确。
故B正确，ACD错误。
6．C
【详解】若弹簧处于压缩状态，当弹簧变长时，它的弹性势能减小，选项A错误；弹簧的弹性势能由弹簧的形变量决定，则弹簧在拉伸时的弹性势能不一定大于压缩时的弹性势能，选项B错误； 同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大，选项C正确；弹性势能的大小由弹簧的形变量决定，与使弹簧发生形变的物体质量无关，选项D错误.
7．C
【详解】AB．根据动能定理可知
则选项AB错误；
CD．重力势能
则选项C正确，D错误。
故选C。
【点睛】此题关键是根据物理规律建立动能和重力势能与时间的函数关系，结合数学知识进行判断。
8．B
【详解】A．小球从高h处下落，做自由落体运动，与弹簧接触后，由于开始运动过程中，小球向下做加速度减小的加速运动，故小球刚接触弹簧时速度不是最大的，故A错误；
B．根据图可知，当弹簧刚发生形变时，根据牛顿第二定律有
当弹簧的压缩量为x0时，加速度为零，有
联立解得
故B正确；
C．由图可得
该星球运动卫星的第一宇宙速度等于近地卫星运行速度，由重力提供向心力得
联立解得第一宇宙速度
故C错误；
D．小球下落到运动到速度最大位置，根据动能定理可知
解得速度最大位置动能为
从速度最大位置到达最低点过程中，设向下运动距离为x，根据能量守恒可知
物体在最低点处，故弹簧弹性势能为
解得
故D错误。
故选B。
9．ABD
【详解】A．当重力对物体做正功时，根据功能关系，物体的重力势能一定减少，故A正确；
B．物体克服重力做功时，根据功能关系，物体的重力势能一定增加，故B正确；
C．重力势能大小跟零势能面选取有关，同一位置，选取不同的零势能面，重力势能不同，故C错误；
D．重力做功的多少与物体的始末位置有关，与参考平面的选取无关，故D正确。
故选ABD。
10．AD
【详解】A.根据
所以重力做功为
故A正确；
B.下落过程中重力做正功，重力势能减小，所以重力势能转为动能，故B错误；
C.由A分析可知，平均功率为
故C错误；
D.物体落体的速度为
所以物体落地时，重力的瞬时功率为
故D正确。
故选AD。
11．BC
【详解】A．设人对物体的拉力F，由牛顿第二定律得
即

提高过程中手对物体做功为，故A正确，不符合题意；
B．提高过程中合外力对物体做功

故B错误，符合题意；
CD．提高过程中物体克服重力做功mgh，重力势能增加mgh，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选BC。
12．BCD
【详解】AC．物体上升的最大高度为h，则物体在上升过程中，重力势能增加了mgh.故A项错误，C项正确．
B．物体从A点竖直抛出的速度为v0，到最大高度处速度为0，则物体在上升过程中，动能减少了.故B项正确．
D．物体在上升过程中，做匀减速运动，空气阻力不变；据得，物体克服摩擦力的功率随时间在减小．故D项正确．
13．重力做正功，重力势能减少，WG=Ep1-Ep2
【详解】物体从高处向低处运动，重力方向与位移方向之间的夹角小于90°，可知重力做正功；重力做正功，重力势能减小；重力做功和物体的重力势能变化关系为
WG=Ep1-Ep2
其中的Ep1为物体初始位置的重力势能，Ep2为物体末位置的重力势能。
14．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析；（4）见解析；（5）见解析；（6）见解析
【详解】（1）射箭和弹弓都是依靠物体产生弹性形变而具有弹性势能进行工作的。都是发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中对另一个物体有力的作用，从而使“箭”或“弹”射出。
（2）用更大的力使弓箭或弹弓的橡皮条的弹性形变更大。
（3）多用几条橡皮条，或者换用要较大力才能拉伸同样长度的橡皮条，类似于增大弹簧的劲度系数。
（4）小朋友拉弹簧时，拉力和位移方向一致，小朋友对弹簧做正功。而弹簧弹力与位移方向相反，弹簧弹力做负功。弹簧的形变量增大，弹性势能增加。
（5）弹簧恢复原长的过程中，弹簧弹力与位移方向一致，弹簧弹力做正功。弹簧形变量减小，弹性势能减小。弹簧在恢复原长的过程中，无论受不受反向的拉力，弹簧的弹性势能都减小。
（6）在压缩弹簧的过程中，弹簧弹力与位移方向相反，弹簧弹力做负功。形变量增大﹐弹性势能增加；做的负功越多，压缩量越大，弹性势能越大。
15．（1） （2）
【详解】本题考查万有引力定律与牛顿运动定律和运动学公式相结合．需运用万有引力等于星球表面物体所受重力、牛顿第二定律、运动学公式等知识求解．
（1）设地球的质量和半径分别为M和R，火星的质量、半径和表面重力加速度分别为M'、R'和g'
根据万有引力等于重力有：
和
联立解得：
探测器悬停时，根据力的平衡可知，发动机对探测器施加的力
（2）设重新开启发动机时探测器速度为v，则
，
所以探测器悬停时距火星表面高度
解得：
探测器悬停时具有的重力势能