高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 势能课时训练

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第四节 势能课时训练，共5页。试卷主要包含了关于重力势能，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．关于重力势能，下列说法正确的是( )
A．重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B．处在同一高度的物体，具有的重力势能相同
C．重力势能是标量，不可能有正、负值
D．浮在海面上的小船的重力势能一定为零
解析：选A 重力势能具有系统性，重力势能是物体与地球共有的，故A正确；重力势能等于mgh，其中h是相对于参考平面的高度，参考平面不同，h不同，另外质量也不一定相同，故处在同一高度的物体，其重力势能不一定相同，选项B错误；重力势能是标量，但有正负，负号表示物体在参考平面的下方，故C错误；零势能面的选取是任意的，并不一定选择海平面为零势能面，故浮在海面上的小船的重力势能不一定为零，选项D错误。
2．(2023·广东1月学考)[多选]如图所示，被压缩的轻质弹簧推动木块向右运动到恢复原长的过程中，弹簧的( )
A．弹力不变 B．弹力减小
C．弹性势能不变 D．弹性势能减小
解析：选BD 弹簧逐渐恢复原长时，根据胡克定律可知弹力在减小，A错误，B正确；弹簧逐渐恢复原长，形变量在减小，可知弹性势能在减小，C错误，D正确。
3．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为零势能参考平面，下列所示图像中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是( )
解析：选B 设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能减小量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep ­h图像为倾斜直线，B正确。
4.如图所示，质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下，经过水平面BC后，再滚上另一斜面，当它到达eq \f(h,4)处时，速度减为0，则整个过程中，重力做功为( )
A.eq \f(mgh,4) B.eq \f(3,4)mgh
C．mgh D．0
解析：选B 根据重力做功与路径无关的特点，W＝mgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(h－\f(h,4)))＝eq \f(3mgh,4)，B正确。
5．如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则( )
A．沿BDP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C点和D点时，重力做功相等
C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等
解析：选D 不管选哪一平面为零势能面，A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等，所以两小球重力势能相等，D正确；两小球到达C点和D点时，不在同一水平面上，重力势能不相等，C错误；重力势能Ep＝mgh，具有相对性，如果选A、P、B三点所在水平面为零势能参考平面，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点所在水平面为零势能参考平面，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，A错误；重力做功跟路径无关，只取决于物体所受重力及初、末两点竖直方向的高度差，两球从开始运动到C点和D点时竖直高度差不等，重力做功不相等，B错误。
6．起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A．1 260 J B．1 470 J
C．315 J D．1 785 J
解析：选C 人的重心升高的高度为：Δh＝2.55 m－2.10 m＝0.45 m，故该同学跳起后增加的重力势能最大值是：Ep＝mgΔh＝70×10×0.45 J＝315 J。C正确。
7．一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高处，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(g取10 m/s2)( )
A．重力做功为1.8 J
B．重力做了0.55 J的负功
C．物体的重力势能一定减少0.55 J
D．物体的重力势能一定增加1.25 J
解析：选C 整个过程中重力做功WG＝mgΔh＝0.1×10×(1.8－1.25) J＝0.55 J，故重力势能减少0.55 J，所以选项C正确。
8．大型拱桥的拱高为h，弧长为L，如图所示。质量为m的汽车在以不变的速率v由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是( )
A．由A到B的过程中，汽车的重力势能始终不变，重力始终不做功
B．汽车的重力势能先减少后增加，总的变化量为0，重力先做负功，后做正功，总功为0
C．汽车的重力势能先增加后减少，总的变化量为0，重力先做正功，后做负功，总功为0
D．汽车的重力势能先增加后减少，总的变化量为0，重力先做负功，后做正功，总功为0
解析：选D 汽车从A点运动到B点的过程中，重力先做负功后做正功，重力势能先增加后减少，初、末位置高度相同，整个过程重力不做功，即总功为0，所以重力势能总的变化量为0，故D正确。
9.如图所示，质量为m的小球，用一长为l的细线悬于O点，将悬线拉直成水平状态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，O点正下方D处有一钉子，小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动，并经过C点，若已知OD＝eq \f(2,3)l，则小球由A点运动到C点的过程中，重力势能变化了多少？重力做功为多少？(重力加速度为g)
解析：小球做圆周运动的半径R＝l－eq \f(2,3)l＝eq \f(1,3)l。
从A点运动到C点，小球下落高度h＝l－2R＝eq \f(1,3)l，
故重力做功WG＝mgh＝eq \f(1,3)mgl，
重力势能的变化量
ΔEp＝－WG＝－eq \f(1,3)mgl，
负号表示小球的重力势能减少了。
答案：减少了eq \f(1,3)mgl eq \f(1,3)mgl
eq \a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新
10.(2022·茂名高一检测)如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )
A．阻力对系统始终做负功
B．系统受到的合外力始终向下
C．加速下降时，重力做功大于系统重力势能的减小量
D．任意相等的时间内重力做的功相等
解析：选A 向下运动的过程中，阻力的方向与运动方向相反，则阻力对系统做负功，A正确；加速下降的过程中，加速度方向向下，合力向下，减速下降的过程中，加速度方向向上，合力向上，B错误；无论以什么运动状态运动，重力做功都等于系统重力势能的减小量，C错误；重力做功W＝mgh，由于人做变速运动，相等时间内竖直向下的位移不相等，所以任意相等的时间内重力做的功不相等，D错误。
11．[多选]竖直上抛一个小球，从抛出到落回原抛出点的过程中，它的速度、重力势能、位移、加速度随时间变化的函数图像(如图所示)中正确的是(不计空气阻力，以竖直向下为正方向，图中曲线为抛物线，抛出点为零势能点)( )
解析：选ABC 以竖直向下为正方向，则初速度为负值最大，重力加速度为正，小球匀减速运动到最高点速度为零，然后反向加速运动，因而A正确；因为抛出点为零势能点，所以重力势能最初为零，上升过程重力势能增大，下落过程则减小，回到原点变为零，因而B正确；因为位移始终在抛出点上方，所以一直为负值，C选项也正确；加速度竖直向下，为正值，因而D错误。
12.如图所示，一条长l＝2 m、质量分布均匀的铁链放在水平地面上，铁链质量为10 kg，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，克服铁链重力做功为多少？铁链的重力势能变化了多少？(重力加速度g取9.8 m/s2)
解析：铁链从初状态到末状态，它的重心位置升高了h＝eq \f(l,2)，
因而克服铁链重力所做的功为
W＝mg·eq \f(l,2)＝10×9.8×eq \f(2,2) J＝98 J，
铁链的重力势能增加了98 J。
答案：98 J 增加了98 J