2019_2020学年高中物理能力导练十七重力势能(含解析)新人教版必修2

1、能力导练十七重力势能基础巩固1 .物体做自由落体运动， 日表示重力势能，h表示下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图象中，能正确反映日和h之间关系的是（）解析：设初态重力势能为 E,则下降h距离后的重力势能 &=E- mgh根据数学知识可知，重力势能与下落高度 h的关系图为向下倾斜的直线，B选项正确.答案：B2 . （2019年晋江市季延中学高一月考）关于重力势能的下列说法中错误的是（）A.当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加B.质量非常大的物体，重力势能也可能等于零C.在三十层楼上的物体，它具有的重力势能一定不等于零D.重力势能具有系统性和相对性解析：重力做负功，重力势

2、能增加.故A正确；重力势能的大小与零势能的选取有关，所以质量非常大的物体和在三十层楼上的物体的重力势能也有可能为零，B正确C错误；重力势能大小和零势能点的选取有关，所以具有相对性，D正确.让选错误的，故选 C.答案：C3.（2019年浙江省桐乡一中月考）如图1所示，桌面高为h,质量为m的小球从离桌面高 H处自由落下，不计空气阻力，假设离桌面高H处重力势能为零，则小球落地前瞬间的重力势能为（）B. mgHA. 一 mghC. mg H h)D. mg H+ h)解析：离桌面高H处重力势能为零，则小球落地前瞬间的重力势能6=mgH+ h）.故选D.答案：D4. 一根长L=2 m、重力G= 200

3、N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端从地面抬高0.5 m ,另一端仍搁在地面上，则物体重力势能的变化量为（）A. 400 JB. 200JC. 100 JD. 50 J解析：由于重力做负功，所以重力势能增加，木杆的重心升高了h=0.25 m,所以重力势能增加了 E p= GhF 200 N X 0.25 m = 50 J.答案：D5.图2如图2所示，两个完全相同的小球 A、B,在同一高度处以相同大小的初速度Vo分别水平抛出和竖直向上抛出，则 （）A.两小球落地时的速度相同B.两小球落地时，重力的瞬时功率相同C.从开始运动至落地，重力对两小球做功相同D.从开始运动至落地，重力对两小球做功的平

4、均功率相同解析： 两小球落地时的速度方向不相同，两小球落地时，重力的瞬时功率不相同，选项AB 错误；根据重力做功特点可知，从开始运动至落地，重力对两小球做功相同，选项C 正确； 从开始运动至落地，运动时间不同，重力对两小球做功的平均功率不相同，选项 D 错误答案： C6 （ 多选 ） 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

5、功与物体重力势能增量之和解析：根据WG= 日日2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 项错误答案： AB7.（多选）如图3所示，物体沿不同的路径从 A运动到B,其中按不同的路径：有摩擦作用；无摩擦作用，无摩擦，但有其他外力拉它.比较这三种情况下重力做的功W、W、

6、W,重力势能的变化量 氐、小、的关系，以下正确的是（）A. W>W>WB. W= W= WC. A E)i = A E p2= A E p3D. A E)i < A E)2< A E)3解析：重力做功只与物体的初末位置的高度差有关，即W mgh由于同一物体的质量相同，下降的高度相同，则重力做功相同，故A错误，B正确；两球重力势能的减小量等于重力做功，故C正确；重力势能的大小与零势能平面的选取有关，选取的零势能平面不同，重力势能可能为负值，故 D错误.答案：BC08.如图4所示，一根长为1、质量为m的匀质软绳悬于 O点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为（mgl,A

7、. mgl1C.3mgl1.B. 2mgl1D.4mgl解析：将软绳下端向上提起，相当于把下半段向上移动了1111重力势能增加了 -mg- 2=-)图5A. MgH2Mg) 2C. MgHFM M8. MgH-k2(Mg 2D. MgH-晨 1一一即外力至少要做的功为4mgl, D正确.答案：D综合应用9 . (2019年宁德市三校高一联合考试 )一质量为M的物体放在水平地面上，上面安一根原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧，现用手拉弹簧的上端P点(开始拉时弹簧为原长)，如图5(1)所示，当P点位移为H时，物体离开地面一段距离h,如图5(2)所示，则物体在此过程中增加的重力势能为解析：弹簧的原长为

8、L,物体离开地面的高度为 h时，弹簧的伸长量为 x= (H+ L- h)L=H h,据弹簧受力平衡可得 k(H h) = Mg,kH- Mg h=n物体重力势能的增加量2(M。2Ab=Mgh= MgH-/k答案：D10 .(多选)如图6所示，质量为m的小球在半径为 R的轨道上来回运动， 下列说法中正 确的是()A.若A B等高，从A到B重力做功为 mgRB.若A B等高，从A到B重力做功为零C.若轨道有摩擦，重力做功最多是mgRD.若轨道有摩擦，重力做功大于mgR解析：若 A B等高，W= mgA h=0,故B正确；无论有没有摩擦，Wmak mgR故C正答案：BC11.（多选）图7如图7所示，

9、质量为0.4 kg的物块放在光滑的斜面上，在水平拉力F作用下下滑高度1 m,拉力F做了 3 J的功，则在此过程中（）A.重力彳功为 4 J B .重力势能增大 4 JC.合外力做的总功为 5 J D .外力做的总功为 7 J解析：重力做功 W= mgh= 4 J, A正确；由于重力做了正功，所以重力势能减少了4 J,B错误；合外力做的总功等于各个分力做功的代数和，即WW+ W+ W= 4 J + 3 J + 0 J =7J, C错误，D正确.故选AD.答案：AD12.质量为3 kg的物体放在高4 m的平台上，g取10 m/s2.求:(1) 物体相对于平台表面的重力势能是多少？(2) 物体相对于

10、地面的重力势能是多少？(3) 物体从平台落到地面上，重力势能变化了多少？重力做的功是多少？解析：解法一：(1)相对于平台表面 h=0.Ep= mgh= 0.(2)相对于地面，物体重力势能为Eo=mgh= 3X10X4 J=120 J.(3)物体从平台表面下落到地面上，以平台为参考面，有Epi=0.&2=mgh= 3X10X( 4) J =120 J 5 = & -曰=120 J重力势能减少了120 J ，重力做的功为VG mgh= 120 J或 W= E)1 Ep2 = 0( 120) J =120 J.解法二：(1) 、 (2) 两问同上在第 (3) 问中，若取地面为零势能面

11、则：Ep1=mgh= 3X10X4 J = 120 J ,日2=0 Ep=&2$ = 0120 J =- 120 JWG= E?1 - Ep2= 120 J.答案： (1)0(2)120 J (3) 120 J 120 J13.如图8所示，有一条长为 L.质量为m的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上, 斜面倾角为 e ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当从静止开始释放后链条滑动，以斜 面最高点所在平面为重力势能的参考平面，求：开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大?（2）此过程中重力势能减少了多少?解析：（1）以斜面最高点所在平面为重力势能的参考平面，开始时链条重力势能

12、&i=- 1 L 1 L 12mg, 4$旧8 mg，4= - 8mgLsin 8 + 1）；链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能由L 1.=-mg- 2=_ 2mgL 31（2）此过程中重力势能变化重为AEp=®2曰=Qmg4-mglsin 8,重力势能减少重8831为8mgL- 8mglsin 0 .一 .1.1答案：(1) 8mgLSin 0+1) gmgL(2) |mgL- mglsin 088探究拓展314.如图9所小，圆枉形水箱图为5 m,谷积为50 m,水箱底部接通水管 A,顶部接通水管B,开始时箱中无水，若仅使用A管或仅使用B管慢慢地将水注入，直到箱中水满为止,g取10 m/s 2.试计算两种情况下外界各需做多少功？（设需注入的水开始日均与箱底等高）图9