高中物理人教版 (新课标)必修24.重力势能同步测试题

第七章　机械能守恒定律

4　重力势能

基础过关练

题组一　重力做的功

1.如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平地面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则(　　)

A.沿轨道1滑下重力做功多

B.沿轨道2滑下重力做功多

C.沿轨道3滑下重力做功多

D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多

2.如图所示,质量为m的小球从高为h的斜面上的A点滚下,经水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达处的D点时,速度为零,重力加速度为g,则这个过程中重力做的功为(　　)

A.    B.   C.mgh    D.0

3.(2019江苏盐城高二上模拟)如图所示,桌面离地面的高度是0.8 m,坐标轴原点O定在桌面上,竖直向下为坐标轴的正方向,g=10 m/s2。通过测量,确定质量m=1.0 kg的物体从O运动到B处过程中,重力做的功约是(　　)

A.8 J    B.5 J    C.-5 J   D.-13 J

题组二　重力势能

4.(2019福建厦门翔安高一下月考)关于重力势能,下列说法中正确的是(　　)

A.重力势能实际上是物体和地球所共有的

B.重力势能恒大于零

C.在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零

D.重力势能大的物体,离地面高度大

5.如图所示,虚线是一跳水运动员在跳水过程中,其重心运动的轨迹,则从起跳至入水的过程中,该运动员的重力势能(　　)

A.一直减小      B.一直增大

C.先增大后减小     D.先减小后增大

6.(2019山东临沂高一上期末)如图所示,质量为m的苹果,从离地面H高的树上由静止开始下落,树下有一深度为h的坑。若以地面为重力势能的参考平面,重力加速度为g,则当苹果落到坑底时,其重力势能为(　　)

A.mgH       B.-mgh

C.mg(H+h)      D.mg(H-h)

7.质量为20 kg的铁板厚度不计,平放在二楼的地面上。二楼地面与楼外地面的高度差约为3 m。这块铁板相对二楼地面和楼外地面的重力势能分别为(g取10 m/s2)(　　)

A.600 J、0      B.0、600 J

C.1 200 J、0     D.0、1 200 J

题组三　重力做功与重力势能变化量的关系

8.物体在运动过程中,克服重力做功为50 J,则(　　)

A.重力做功为50 J

B.物体的重力势能一定增加50 J

C.物体的重力势能一定减少50 J

D.物体的重力势能一定是50 J

9.一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上后又弹回到1.25 m的高度,则整个过程中(g=10 m/s2)(　　)

A.重力做功为1.8 J

B.重力做了0.55 J的负功

C.球的重力势能一定减少0.55 J

D.球的重力势能一定增加1.25 J

10.(2020河北张家口高一月考)(多选)如图所示,斜面体固定在地面上,用力F把一个物体从斜面底端缓慢推到顶端,在这一过程中(　　)

A.物体的重力势能减少

B.物体的重力势能增加

C.推力对物体做正功

D.支持力对物体做负功

11.一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D。已知A、C、D之间的竖直距离如图所示,以地面C为零势能面。已知重力加速度g=10 m/s2,则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是　(　　)

A.15.6 J和9 J     B.9 J和-9 J

C.15.6 J和-9 J     D.15.6 J和-15.6 J

12.(2020江苏无锡高一期末)如图所示,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。若以地面为参考平面,重力加速度大小为g,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(　　)

A.mgh,减少mg(H-h)    B.mgh,增加mg(H+h)

C.0,增加mg(H-h)    D.0,减少mg(H+h)

13.(2018广西南宁八中高一下期末)如图,不可伸长的细绳长为L,一端固定于O点,另一端系一质量为m的小球。将小球从与O点等高位置无初速度释放,重力加速度为g。若以O点所在的水平面为参考平面,则小球摆到最低点时的重力势能为(　　)

A.0   B.mgL    C.2mgL  D.-mgL

14.(2020四川泸县第二中学高一月考)一质量为M的物块放在水平地面上,上面安一根原长为L、劲度系数为k的轻弹簧,现用手拉弹簧上端的P点(开始拉时弹簧为原长),如图所示。当P点位移为H时,物块离开地面一段距离(缓慢移动)。重力加速度大小为g。求在这个过程中物块增加的重力势能为(　　)

A.MgH      B.MgH+

C.MgH-     D.MgH-

15.(多选)如图所示,光滑轻质挂钩下端悬挂质量为m的重物,跨在长度为L的轻绳上,开始时绳子固定在框架上等高的A、B两点,绳子拉力为F,与水平方向的夹角为θ。现保持绳长不变,将绳子右端从B点沿竖直方向缓慢移至C点,再从C点沿水平方向向左缓慢移至D点。关于绳子拉力F和重物重力势能Ep的变化,下列说法正确的是(　　)

A.从B移至C的过程中,拉力F保持不变

B.从B移至C的过程中,重力势能Ep逐渐变小

C.从C移至D的过程中,拉力F保持不变

D.从C移至D的过程中,重力势能Ep逐渐变小

16.质量为m的物体,由静止开始下落,由于空气阻力作用,下落的加速度为g,重力加速度为g。在物体下落h的过程中,下列说法不正确的是(　　)

A.物体重力做的功为mgh

B.物体重力势能减少了mgh

C.物体克服阻力所做的功为

D.物体所受阻力做功为

17.如图所示,总长为2 m的光滑匀质铁链,质量为10 kg,跨过一光滑的轻质定滑轮,开始时铁链的两底端相齐,当略有扰动时某一端开始下落。求:从铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中,重力对铁链做了多少功?重力势能如何变化?(g取10 m/s2)

答案全解全析

基础过关练

1.D　物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平地面上,重力做的功都是W=mgh,所以沿三条轨道滑下重力做的功一样多,选项D正确,A、B、C错误。

2.B　小球初、末状态的高度差h'=h-=h,根据重力做功的特点知,重力做的功W=mgh'=,选项B正确。

3.C　物体从O运动到B处过程中,重力的方向与位移方向相反,可知重力做负功;由图可知OB约为0.5 m,则重力做的功约为W=-mgh=-1.0×10×0.5 J=-5 J,选项C正确。

4.A　重力势能是物体与地球所组成的物体“系统”所共有的,选项A正确;重力势能是标量,负号表示在参考平面的下方,所以重力势能有负值,选项B错误;只有选择地面为零势能面时,在地面上的物体,它具有的重力势能才等于零,选项C错误;重力势能与重力和高度有关,重力势能大的物体离地面不一定高,还要看重力的大小,选项D错误。

5.C　重力势能的大小与高度有关,在上升过程中重力势能增大,在下降过程中重力势能减小,故C正确。

6.B　以地面为零势能面,坑在地面以下,苹果落到坑底时的重力势能为-mgh,选项B正确。

7.B　铁板相对于二楼地面的高度是零,故铁板相对于二楼地面的重力势能为零;铁板相对于楼外地面的高度约为3 m,则铁板相对于楼外地面的重力势能Ep=mgh=20×10×3 J=600 J。故B正确。

8.B　物体在运动过程中,克服重力做功为50 J,则重力做功为-50 J,物体的重力势能一定增加50 J,由于参考平面不确定,不能确定物体的重力势能大小,故只有选项B正确。

9.C　整个过程中重力做功WG=mgh=0.1×10×0.55 J=0.55 J,故重力势能减少0.55 J,所以C正确。

10.BC　物体从斜面底端缓慢运动到顶端的过程中,重力做负功,重力势能增加,选项A错误,B正确;推力的方向与位移方向相同,所以推力做正功,选项C正确;支持力和物体的运动方向相互垂直,故支持力对物体不做功,选项D错误。

11.C　苹果从A下落到D的过程中重力势能的减少量等于重力做的功W=mgh=0.3×10×(2.2+3)J=15.6 J,苹果在D处的重力势能Ep=-mgh'=-0.3×10×3 J=-9 J,选项C正确。

12.D　以地面为参考平面,小球落地时的重力势能为Ep1=0,整个过程中小球高度降低,重力势能减少,重力势能的减少量为ΔEp=mg·Δh=mg(H+h),选项A、B、C错误,D正确。

13.D　以O点所在水平面为参考平面,最低点相对于参考平面的高度为-L,小球摆到最低点处的重力势能为-mgL,选项D正确,A、B、C错误。

14.C　弹簧的形变量x=,则物块上升的高度h=H-x=H-,则重力势能的增加量ΔEp=Mgh=MgH-,选项A、B、D错误,C正确。

15.AD　轻绳的右端从B点移到C点过程中,设两绳的夹角为2α,以挂钩为研究对象,根据平衡条件得2F cos α=mg,得到绳子的拉力F=。绳子总长为L,设框架上两直杆间的距离为s,由数学知识得到sin α=,L、s不变,则α保持不变,所以在轻绳的右端从B点移到C点的过程中,α不变,则F不变,但挂钩位置升高了,故Ep=mgh增大,选项A正确,B错误;轻绳的右端从C点移到D点过程中,α变小, cos α变大,则F减小,h减小,故Ep=mgh减小,选项D正确,C错误。

16.D　物体重力做的功为mgh,重力势能减少了mgh,则A、B正确;物体受到的阻力大小f=mg-ma=mg,则物体克服阻力所做的功为mgh,或阻力做功为-mgh,选项C正确,D错误。

17.答案　见解析

解析　初始位置时,铁链的重心在图中A位置处,铁链刚脱离滑轮时,重心在图中的B位置处,可知重心下降了,则重力做功WG=mg=100× J=50 J,重力势能减小50 J。