2020-2021学年高中物理-第八章-机械能守恒定律-2-重力势能课时练习新人教版必修2.doc

2020-2021学年高中物理 第八章 机械能守恒定律 2 重力势能课时练习新人教版必修22020-2021学年高中物理 第八章 机械能守恒定律 2 重力势能课时练习新人教版必修2年级：姓名：- 8 -重力势能(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(2020东城区高一检测)如图所示,一根长为l,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()A.mglB.mglC.mglD.mgl【解析】选D。将软绳下端向上提起,相当于把下半段向上移动了,重力势能增加了mg=mgl,即外力至少要做的功为mgl,D正确。2.关于重力做功和物体重力势能的变化,下列说法中错误的是()A.当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少B.当物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加C.重力做功的多少与参考平面的选取无关D.重力势能的变化量与参考平面的选取有关【解析】选D。重力做正功,重力势能一定减少,选项A正确;重力做负功,重力势能一定增加,选项B正确;重力势能的变化量由重力做功的多少来量度,与重力的大小以及初、末位置的高度差有关,与其他因素无关,选项C正确,D错误。3.如图所示,质量为m的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计弹簧的质量,则下列说法正确的是()A.重力做功-mgh,重力势能减少mghB.弹力做功-WF,弹性势能增加WFC.重力势能增加mgh,弹性势能增加FHD.重力势能增加mgh,弹性势能增加WF-mgh【解析】选D。可将整个过程分为两个阶段:一是弹簧伸长到物体刚要离开地面阶段,拉力克服弹力做功WF1=-W弹,等于弹性势能的增加;二是弹簧长度不变,物体上升h,拉力克服重力做功WF2=-WG=mgh,等于重力势能的增加,又由WF=WF1+WF2,可知A、B、C错误,D正确。4.(2020临沂高一检测)图示为儿童蹦极的照片,儿童绑上安全带,在两根弹性绳的牵引下上下运动。在儿童从最高点下降到最低点的过程中()A.重力对儿童做负功B.儿童重力的功率一直增加C.儿童重力的功率一直减小D.儿童的重力势能减少【解析】选D。儿童高度下降,因此重力对儿童做正功,儿童的重力势能减小,故A错误,D正确;儿童的速度先增加后减小,根据P=Gv可知,重力的功率先增加后减小,选项B、C错误;故选D。【加固训练】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。不管选哪一点为零势能点,A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等,所以重力势能相等,D正确;两小球到达C点和D点时,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三点在零势能参考面上,则两球在运动过程中的重力势能恒为负值;如果选C点在零势能参考面上,则两球在运动过程中的重力势能恒为正值,A错误;另外,重力做功跟路径无关,只取决于物体在始、末位置的高度差,两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度不等,所以,重力做功不相等,B错误。5.在2019年世界蹦床锦标赛中,中国选手高磊以61.705分获得男子网上个人项目金牌。对于运动员身体保持直立状态由最高点下落至蹦床的过程(如图所示),若忽略空气阻力,关于运动员所受重力做功、运动员的重力势能,下列说法中正确的是()A.重力做正功,重力势能减少B.重力做负功,重力势能减少C.重力做负功,重力势能增加D.重力做正功,重力势能增加【解析】选A。运动员身体保持直立状态由最高点下落至蹦床的过程中,重力方向与位移方向相同,则重力做正功,重力势能减少;故A正确,B、C、D错误。6.如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功,下面说法正确的是()A.都必须大于mghB.都不一定大于mghC.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mghD.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于mgh【解析】选C。从起跳后至越过横杆的过程中,跨越式跳高时运动员克服重力所做的功一定大于mgh,而背越式跳高时不一定大于mgh,也可以小于mgh,也可以等于mgh。故A、B、D错误,C正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)(2020德州高一检测)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=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?【解析】从A点运动到C点,小球下落高度h=l,故重力做功WG=mgh=mgl,重力势能的变化量Ep=-WG=-mgl负号表示小球的重力势能减少了。答案:mglmgl8.(12分)过山车是一项富有刺激性的娱乐项目。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话,那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。某同学设计如图乙模型来研究过山车的工作原理,假定有一滑块从光滑弧形斜面上离地高为h1处静止滑下(图中未画出),途中经过一个半径为R的光滑圆形轨道,圆轨道与斜面相切,切点A离地高度为h2,相切位置的切平面方向与水平面之间的夹角为,滑块通过圆轨道后继续下滑通过一段光滑曲面后,最后到达一粗糙水平面上,滑块与水平面之间的动摩擦因数为,不考虑轨道连接处的机械能损耗,滑块与轨道不栓连,试分析:(1)小滑块到达圆轨道最高点时对轨道的压力是多大;(2)小滑块在水平轨道上的运动距离是多大;(3)为保证小滑块不脱离轨道,下滑高度必须满足什么条件。【解析】(1)小滑块从开始运动到圆轨道的最高点的过程中只有重力做功,则:mgh1-h2-R(1+cos)=mv2,小滑块在最高点受到的压力与重力的合力提供向心力,则:FN+mg=,联立得:FN=mg-3-2cos。根据牛顿第三定律,可知小滑块对轨道的压力为:mg-3-2cos。(2)整个的运动过程中重力与摩擦力做功,则:mgh1-mgs=0,可得:s=。(3)为保证小滑块不脱离轨道,则在圆轨道的最高点必须满足:FN0,解得:(h1-h2)答案:(1)mg-3-2cos(2)(3)(h1-h2)(15分钟40分)9.(6分)(多选)(2020青岛高一检测)如图所示,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W1、W2、W3,重力势能的变化量Ep1、Ep2、Ep3的关系,以下正确的是()A.W1W2W3B.W1=W2=W3C.Ep1=Ep2=Ep3D.Ep1Ep2Ep3【解析】选B、C。重力做功与路径无关,取决于物体初、末位置,且与物体是否受其他力无关。重力势能的变化量只取决于重力做的功,因此,三种情况下重力做功相同,重力势能的变化量也相同。10.(6分)(2018浙江11月选考)奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示,下列说法不正确的是()A.加速助跑过程中,运动员的动能增加B.起跳上升过程中,杆的弹性势能一直增加C.起跳上升过程中,运动员的重力势能增加D.越过横杆后下落过程中,运动员的重力势能减少动能增加【解析】选B。加速助跑过程中速度增大,动能增大,A正确;起跳过程中杆的形变量先变大再变小,故弹性势能先变大后变小,B错误;起跳上升过程中运动员升高,重力势能变大,C正确,下落过程中运动员重力做正功,重力势能减少,动能增大,D正确。11.(6分)(多选)质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放,落在地面后出现一个深度为h的坑,如图所示,则整个过程中()A.重力对物体做功为mgHB.物体的重力势能减少了mg(H+h)C.重力对物体做的功为mg(H+h)D.物体的重力势能减少了mgH【解析】选B、C。在整个过程中,物体下落的高度为(H+h),则重力对物体做的功为mg(H+h),故A错误,C正确;根据重力做功多少物体的重力势能就减少多少,可知物体的重力势能减少了mg(H+h),故B正确,D错误。12.(22分)(2020黄冈高一检测)如图所示,圆柱形水箱高为5 m,容积为50 m3,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,试计算两种情况下外界各需做多少功。(设需注入的水开始时均与箱底等高,g取10 m/s2)【解析】以H表示水箱的高度。水若从A管注入,整箱水的重心升高,外界做功W1=mg=Vg=1035010 J=1.25106 J。水若从B管注入,整箱水应先升高到H的箱顶处,故外界做的功W2=2W1=21.25106 J=2.5106 J答案:1.25106 J2.5106 J