高中物理人教版 (新课标)必修24.重力势能随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修24.重力势能随堂练习题，共5页。

第5讲 重力势能











[时间：60分钟]


题组一 对重力做功的理解与计算


1．将一个物体由A移至B，重力做功( )


A．与运动过程中是否存在阻力有关


B．与物体沿直线或曲线运动有关


C．与物体是做加速、减速或匀速运动有关


D．只与物体初、末位置高度差有关


2.如图1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)的D点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为( )





图1


A.eq \f(mgh,4) B.eq \f(3mgh,4) C．mgh D．0


3．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


4．在高处的某一点将两个重力相同的小球以相同速率v0分别竖直上抛和竖直下抛，下列结论正确的是(不计空气阻力)( )


A．从抛出到刚着地，重力对两球所做的功相等


B．从抛出到刚着地，重力对两球所做的功都是正功


C．从抛出到刚着地，重力对两球做功的平均功率相等


D．两球刚着地时，重力的瞬时功率相等


题组二 对重力势能的理解


5．下面说法中正确的是( )


A．地面上的物体重力势能一定为零


B．质量大的物体重力势能一定大


C．不同的物体离地面最高的物体其重力势能最大


D．离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零


6．甲、乙两个物体的位置如图2所示，质量关系m甲




图2


A．Ep1>Ep2 B．Ep1

7．如图3所示，在离地面高为H处，将质量为m的小球以初速度v0竖直上抛，取抛出位置所在水平面为参考平面，则小球在最高点和落地处重力势能分别为( )





图3


A.mgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v\\al( 2,0),2g)＋H))，0B.eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)，－mgH


C.eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)，mgHD.eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)，mgH＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)


题组三 重力做功与重力势能变化的关系


8．关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是( )


A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量


B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少的重力势能一定相等


C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功


D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和


9．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


10．如图4所示，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是( )





图4


A．mgh 减少mg(H－h)


B．mgh 增加mg(H＋h)


C．－mgh 增加mg(H－h)


D．－mgh 减少mg(H＋h)


11．升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升高度h时，物体增加的重力势能为( )


A．mgh B．mgh＋mah C．mah D．mgh－mah


12．一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


13．如图5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，重力势能减少了多少？重力做功为多少？





图5





答案精析


第5讲 重力势能


1．D [将物体由A移至B，重力做功只与物体初、末位置高度差有关，A、B、C错，D对．]


2．B [根据重力做功的公式，W＝mg(h1－h2)＝eq \f(3mgh,4).故答案为B.]


3．D [要考虑运动员重心的变化高度，起跳时站立，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WG＝mgh＝200 J．]


4．ABD [重力做功只取决于初、末位置的高度差，与路径和运动状态无关．由W＝mgh得出重力做功的大小只由重力和高度的变化决定，故A、B项正确；由于竖直上抛比竖直下抛的运动时间长，由P＝eq \f(W,t)，知P上＜P下，故C项错误；由运动学公式得出落地时速度相同，重力的瞬时功率P＝mgv，则相同，故D项正确．]


5．D [重力势能的大小与参考平面的选取有关．在参考平面处，任何物体的重力势能均为零．]


6．A [取桌面为零势能面，则Ep1＝0，物体乙在桌面以下，Ep2<0，故Ep1>Ep2，故A项正确．]


7．B [小球能上升到的最高点与抛出点相距h＝eq \f(v\\al( 2,0),2g)，所以在最高点时具有的重力势能Ep1＝mgh＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0).落地时小球的位置在参考平面下方H处，所以落地时小球具有的重力势能Ep2＝－mgH.故B正确．]


8．AB [根据WG＝Ep1－Ep2知，物体克服重力做的功等于重力势能增加量，A项正确；根据重力做功的特点知，从同一高度抛出物体到落地的过程中，重力做功相等，因而重力势能的减少量也相等，B项正确；重力势能的数值依赖于参考平面的选取，重力势能为零的物体，完全可以对别的物体做功，C项错误；用手托住物体匀速上升时，手的支持力等于物体的重力，手的支持力做的功等于物体克服重力做的功，也等于物体重力势能的增加量，D项错误．]


9．AD [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，A正确；由于WG＝－ΔEp，故ΔEp＝－WG＝40 J，所以物体的重力势能增加了40 J，B、C错误；重力做负功又可以说成是物体克服重力做功，D正确．]


10．D [以桌面为参考平面，落地时物体的重力势能为－mgh，初状态重力势能为mgH，即重力势能的变化ΔEp＝－mgh－mgH＝－mg(H＋h)．所以重力势能减少了mg(H＋h)．D正确．]


11．A [重力势能的改变量只与物体重力做功有关，而与其他力的功无关．物体上升h过程中，物体克服重力做功mgh，故重力势能增加mgh，选A.]


12．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．]


13.eq \f(1,3)mgl eq \f(1,3)mgl


解析 从A点运动到C点，小球下落的高度为h＝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．