2023年高考物理知识点复习与真题 重力势能

重力势能

一、真题精选（高考必备）

L（2016∙四川•高考真题）韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛

中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功190OJ,他克服阻力做功IOoJ.韩晓鹏在此过程中（）

A.动能增加了1900J

B.动能增加了200OJ

C.重力势能减小了190OJ

D.重力势能减小了200OJ

2.（2012・海南・高考真题）下列关于功和机械能的说法，正确的是

A.在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功

B.合力对物体所做的功等于物体动能的改变量

C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关

D.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量

3.（2017•海南•高考真题）将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略.“为小球运动轨

迹上的一点，小球上升和下降经过ɑ点时的动能分别为EM和Eki.从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的

功为W/,从抛出开始到小球第二次经过4点时重力所做的功为W2∙下列选项正确的是（）

A.Eki=Ek2,Wi=W2

B.Ekι>Ek2,W1=W2

C.EkICEk2,W∣<W2

D.Ek1>Ek2,W/VW2

4.（2018・浙江・高考真题）如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的A、B处，A、B两点水平距离为16m,

竖直距离为2m,A、B间绳长为20m.质量为IOkg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处.以A点所在水平

面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为（绳处于拉直状态）

A.-1.2×10,JB.-7.5×102J

C.-6.0×102JD.-2.0×102J

5.（2011•江苏•高考真题）如图所示，演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所

做的功最接近于（）

C.30JD.300J

6.（2017•全国•高考真题）如图所示，一质量为相，长度为/的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端。缓

慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为（）

0

1111

-U/7

吆

机1

A.2-B.6-3-D.9-

7.（2012・上海•高考真题）质量相等的均匀柔软细绳A、B平放于水平地面上，细绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢

提起，使它们全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为人、上述过程中克服重力做的功分别为WA、唯。

以下说法正确的是（）

A.若％=/%，则一定有WA=WBB.若公＞生，则可能有叱\＜唯

C.若％＜砥，则可能有WA=WBD.若%＞∕⅛,则一定有

8.（2010•上海•高考真题）如图是位于锦江乐园的摩天轮,高度为108m,直径是98m.一质量为50kg的游客乘坐

该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25min.如果以地面为零势能面，则他到达最高

处时的（取g=10m∕s2）（）

A.重力势能为5.4χlO4J,角速度为0.2rad∕s

B.重力势能为4.9xl04j,角速度为0∙2rad/s

C.重力势能为5.4χK）4j,角速度为4.2×103rad∕s

D.重力势能为4.9χl04J,角速度为4.2χl（Γ3ra"s

二、强基训练（高手成长基地）

1.（2021•新疆•疏附县第一中学高三期中）蹦极是一项户外极限活动。体验者站在约40米以上高度的位置，用原长

为20米的弹性绳固定住后跳下，落地前弹起，反复弹起落下。忽略空气阻力的影响，在人的整个运动过程中，以

下说法正确的是（）

A.第一次下落过程中，游客能体验失重感的位移为20m

B.第一次下落20m后，游客开始做减速运动

C.当游客下落到最低点时，游客的重力势能最小

D.第一次到达最低点的瞬间，人的重力势能为零

2.（2022•江苏南京•二模）如图为跳伞者在下降过程中速度随时间变化的示意图（取竖

直向下为正），箭头表示跳伞者的受力。则下列关于跳伞者的位移），和重力势能EP随下落的时间r,重力势能Ep和

机械能E随下落的位移y变化的图像中可能正确的是（）

3.（2021•河南河南•三模）如图所示，竖直平面内有一个圆，Pd沿竖直方向,即是圆的一条直径，。为圆心。Pa、

Pc、Pd为圆的三条弦，在这三条弦和一条直径中，相邻之间的夹角均为3（）。。在P点，将一小球以某一大小恒定

速度沿该圆所在的竖直平面抛出。已知抛出后的小球除受到重力作用外，还始终受到一个恒力厂作用，该恒力产方

向在竖直平面内。小球抛出的速度方向不同，该小球会经过圆周不同的点，在这些圆周上的所有点中，小球经过C

点的速度最大。则下列说法正确的是（)

A.恒力F的方向一定与PC平行B.恒力F的方向有可能与心平行

C.恒力F的方向一定与Pd平行D.恒力厂的方向有可能与Pa平行

4.（2021・贵州贵阳•高三阶段练习）足够长的光滑斜面固定在水平面上，质量为Ikg的小物块在平行斜面向上的拉

力F作用下，以一定初速度从斜面底端沿斜面向上运动，经过时间物块沿斜面上滑了1.2m。小物块在产作用下

沿斜面上滑过程中动能和重力势能随位移的变化关系如图线1和Il所示。设物块在斜面底端的重力势能为零，重力

加速度g取IOm/s2由此可求出（）

A.斜面的倾角为30°

B.力尸的大小为ION

C.小物块的初速度大小为2m∕s

D.若切时刻撤去拉力凡物块再沿斜面上滑的最大距离为2.8m

5.（2021•福建省龙岩第一中学高三阶段练习）如图，光滑的匀质圆球静置在缗'型木板

中，现将木板绕。点逆时针缓慢旋转直至OP边竖直，则此过程中（）

A.球对OP边的压力先增大后减小

B.球对。。边的压力先增大后减小

C.OP边对球先做正功后做负功

D,球的重力势能先增大后减小

6.（2020•湖北•二模）如图所示，放置在光滑圆管内的轻弹簧的一端固定在管的0端，另一端连接一小球，让管从

水平位置绕C）点缓慢地转到竖直位置。假设弹簧的形变在弹性限度内，在转动过程中（）

A.弹簧对小球的弹力不断增大

B.小球对管壁的压力不断增大

C.小球的重力势能一定不断增大；

D∙小球的重力势能可能先增大后减小

7.（2021•全国•高三专题练习）我们知道，处于自然状态的水都是向重力势能更

低处流动的，当水不再流动时，同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力势能，即水

面是等势面。通常稳定状态下水面为水平面，但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角

速度3转动，稳定时水面呈凹状，如图所示。这一现象依然可用等势面解释：以桶为参考

系，桶中的水还多受到一个"力"，同时水还将具有一个与这个"力"对应的“势能"。为便于研究，在过桶竖直轴线的

平面上，以水面最低处为坐标原点、以竖直向上为y轴正方向建立XOy直角坐标系，质量为，〃的小水滴（可视为质

点）在这个坐标系下具有的“势能"可表示为综,=-]∕κy2χ2.该，，势能，，与小水滴的重力势能之和为其总势能，水会

向总势能更低的地方流动，稳定时水表面上的相同质量的水将具有相同的总势能。根据以上信息可知，下列说法中

正确的是（）

A.与该"势能"对应的"力"的方向指向。点

B.与该"势能"对应的"力"的大小随X的增加而减小

12

C.该"势能"的表达式Epv=-^mωx是选取了y轴处"势能"为零

D.稳定时桶中水面的纵截面为圆的一部分

8.（2020・河北•高三期末）如图所示，倾角为。的光滑斜面固定在水平面上，一质量为加的小物块受到一沿斜面向

上的恒定拉力F的作用，从A点由静止开始向上加速运动，当小物块运动到斜面上的B点时、它的动能与重力势能

之和增加了18J,此时将拉力厂反向，但大小不变，直到物块再次返回出发点A。已知物块从A到8的时间为从B返

回A时间的一半。重力加速度为g,求：

（1）拉力产的大小；（用加、θ、g表示）

（2）以A为零势能点，当物块动能为6J时，物块的重力势能。

A

三、参考答案及解析

(一)真题部分

1.C

【解析】AB、根据动能定理合外力做的功等于物体动能的增加量，重力对他做功1900J,他克服阻力做功IooJ,即

阻力对他做功为-IOOJ,则外力对他所做的总功为1900J-IOOJ=I800J,是正功，他的动能增加了1800J,A、B错误；

CD、重力做的功等于重力势能的减少量，重力对物体做功为1900J,是正功，则重力势能减小了1900J,C正确、D

错误，故选C

2.BC

【解析】A、重力做功是重力势能变化的量度，即任何情况下重力做功都等于重力势能的减小量，故A错误；

B、根据动能定理，有合力对物体所做的功等于物体动能的改变量，故B正确；

C、重力势能具有系统性和相对性，即物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取

有关，故C正确；

D、只有机械能守恒时，才有动能的减少量等于重力势能的增加量，故D错误；故选BC.

3.B

【解析】从抛出开始到第一次经过“点和抛出开始第二次经过4点，上升的高度相等，因重力做功只与初末位置有

关，故重力做功相等，即W1=W2.对两次经过4点的过程根据动能定理得，-W=成2-从/,可知E%∕>E*2,故B正确，

ACD错误.

4.B

【解析】猴子的动能最大时重力势能最小，猴子的加速度为零时速度最大，动能最大，此时猴子受力平衡则可以得

到下面的几何关系：

绳长AC+BC=AF=20m,又MF=16m,由勾股定理得AM=12m,而AB竖直距离为2m,则BF=IOm,D为BF中点，BD=5m,

C和D等高，则A、C的竖直高度差为7m,此时猴子的重力势能为：Ep=mgh=(-1×∖O×IQ)J=-700J,与B最接

近，故B正确，A、C>D错误；故选B.

5.A

【解析】大约10个鸡蛋1斤，一个鸡蛋的质量约为∏R需=0.05kg，鸡蛋大约能抛h=0.5m,则做的功大约为

W=mgh=0.05×10×0.5=0.25J,所以A正确.故选A.

6.D

2

【解析】以均匀柔软细绳MQ段为研究对象，其质量为:机。取M点所在的水平面为零势能面，开始时，细绳MQ

2/2

段的重力势能EPl=-写叫三二-丁咫/

当用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点时,

2Iɪ

细绳MQ段的重力势能E)=——mg,—=——fngl

369

则外力做的功即克服重力做的功等于细绳段的重力势能的变化，

121

即W=Ep2-EPl=+=-mgI,故选Do

7.B

【解析】A.因绳A较长，若％=砥，则A的重心较低。故WAVWB。故A错误。

BD.若砥>饱，不能确定两根绳子重心的高低，可能WAVWB，也可能WA>%,还可能WA=WB。故B正确，D错

误。

C.若〃A<%,则一定是A的重心低，那WAVWB。故C错误。故选B。

8.C

【解析】重力势能：mgh,其中h=108m,可得％=5.4*1()41/角速度。=,=：；7^=4.3*10-3履/5.选仁

T25×60

(二)强基部分

1.C

【解析】AB.当游客下落20m时弹性绳到达原长，以后继续下落时，弹力先小于重力，游客继续加速下落，此过

程中，游客能体验失重；以后弹力大于重力，游客加速度向上，开始减速，选项AB错误；

C.由功能关系可知，当游客下落到最低点时，游客所处高度最小，重力势能最小，选项C正确；

D.因不确定零重力势能点，故无法知道第一次到达最低点的重力势能，选项D错误。

故选C。

2.D

【解析】A.由图可知跳伞运动员开始时所受重力大于阻力，向下加速运动，随着速度的增大，阻力在增大，加速

度逐渐减小；

打开降落伞后阻力大于重力，加速度向上，运动员向下做减速运动；随着速度的减小，阻力也在减小，向上的加速

度逐渐减小；当阻力和重力相等时向下做匀速运动。

则位移先增加得越来越快，后增加得越来越慢，然后均匀增加，选项A错误；

BC,重力势能fp="7g∕z

其随高度下降均匀减小，随时间的变化规律应与位移随时间变化规律相关，先减小得越来越快，然后减小得越来越

慢，最后均匀减小，选项BC错误；

D.机械能E=E涉

开始时阻力先慢慢增大，开伞后阻力瞬间变大，最后运动员匀速运动，阻力不变，根据y的变化规律可知选项D正

确。故选D。

3.C

【解析】小球受两个力的作用，重力G与恒力凡两两个力合成为一个，视为“等效重力"，由于有且仅有C点速度

最大，即动能最大，则"等效重力势能最小"过C点作圆的切线，即为"等效重力场”的水平面，则“等效重力”与水平

面垂直，由圆中的几何关系，得"等效重力"沿OC方向，恰为竖直方向，说明F与G同为竖直方向，与R/平行，故

C正确，ABD错误。故选C。

4.ABC

【解析】

ABC.小物块在尸作用下沿斜面上滑过程，由动能定理有

.八12

Fx-TngXSinθ-Ekt--τm⅛

2

整理得&二仍-mgsinO)x+ɪ∕nv0

由图像可得

产一Wgsine=K=M=5,g∕m√=2

小物块在尸作用下沿斜面上滑过程，重力势能为"=,〃gSinOx

由图像可得mgsin，=勺=5

联立解得。=30,F=ION,%=2m∕s

所以ABC正确;

D.若fo时刻撤去拉力R物块再沿斜面上滑，由动能定理可得〃?g∙√sin3()=4

解得/=1.6m

所以物块再沿斜面上滑的最大距离为1.6m,则D错误；故选ABC。

5.AD

【解析】AB.球的受力如图所示

设板间夹角为β,此角不变，故N、F的夹角不变，根据正弦定理有

mgFOQFoP

sinβSineSina

LSineLSina

可得/=丽3'％=砺'监

现将木板绕。点逆时针缓慢旋转直至OP边竖直，则此过程中ɑ角减小,由于a角先大于90。，后小于90。，FOP先

增大后减小；B增大最后增大到90。，故尸增大，故A正确，B错误;

C.OP与速度方向夹角一直是锐角，故做正功，故C错误;

D.球的重心先升高，后降低，球的重力势能先增大后减小，故D正确。故选AD0

6.AD

【解析】设弹簧原长为L，管与水平面的夹角为6,弹簧的形变量为X,弹簧的劲度系数为鼠

A.弹簧对小球的弹力4=mg∙sinθ

可知。增大，弹力增大，故A正确;

B.压力大小为7=mg∙cosO

可知e增大，压力增大，故B错误；

CD.根据

kx-mg-sinθ

Ep=mg{L-x)smθ

联立得功=玖?(L_幽钟2万山@

k

根据数学知识可得，随着。增大，小球的重力势能可能先增大后减小，故C错误，D正确。故选AD。

7.C

【解析】A.根据该"势能"的表达式"L-g，//

可知，距离y轴越远，势能越小，当小水滴从)，轴向外运动的过程中，对应的"力"一定做正功，因此"力”的方向背

离0点向外，A错误；

B.该"势能”的表达式类比于弹簧弹性势能的表达式弓=；h°

弹簧离平衡位置越远，弹力越大，因此该"势能"对应的"力"的大小随X的增加而增大，B错误；

C.该表达式中，当X取0时，势能为零，因此选取了y轴处"势能"为零，C正确；

D.由于整个水面势能相等，在。点处势能为零，则一个小水滴在该水面上任何位置重力势能与该"势能"的和均为

零，即mgy-ɪmω2x2=0

2

整理可得y=hV

2g

因此稳定时，桶中水面的纵截面为抛物线的一部分，D错误。故选C。

8.(1)9mgsinθ；(2)0.75J或3J

【解析】(1)设物块在时间，内从A到B,则从B返回A的时间为2f,f和2/时间内的加速度大小分别为al,a2,

由于f与2f内的位移大小相等方向相反，则有

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