训练17 重力势能(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练测（人教版2019）

训练十七　重力势能 1.沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是 （　　） A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多 B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多 C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多 D.不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同 解析　重力做功与物体的运动路径无关，只与初末位置物体的高度差有关，不论是光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，物体克服重力做多少功（重力做多少负功），它的重力势能必增加多少，选项D正确。 答案　D 2.（多选）关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是 （　　） A.重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能是弹簧本身具有的能量 B.重力势能是相对的，弹性势能是绝对的 C.重力势能和弹性势能都是相对的 D.重力势能和弹性势能都是状态量 解析　重力势能具有系统性，弹性势能是弹簧本身具有的能量，故A正确；重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错误，C、D正确。 答案　ACD 3.（多选）如图所示，在一次“蹦极”运动中，人由高空下落到最低点的整个过程中，下列说法中正确的是 （　　） A.重力对人做正功 B.人的重力势能减小 C.橡皮绳对人做正功 D.橡皮绳的弹性势能增加 解析　人一直在下落，故重力对人做正功，人的重力势能不断减小，A、B正确；橡皮绳不断伸长，弹力对人做负功，使橡皮绳的弹性势能不断增加，故C错误、D正确。 答案　ABD 4.如图所示，将弹簧拉力器用力拉开的过程中，弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是 （　　） A.弹力变大，弹性势能变小 B.弹力变小，弹性势能变大 C.弹力和弹性势能都变大 D.弹力和弹性势能都变小 解析　将弹簧拉力器用力拉开的过程中，弹簧的伸长量变大，弹簧的弹力变大，弹性势能变大；故A、B、D错误，C正确。 答案　C 5.（多选）现有质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图所示，下面关于小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是 （　　） A.若以地面为参考平面，分别为mgh，增加mg（H－h） B.若以桌面为参考平面，分别为mgh，增加mg（H＋h） C.若以地面为参考平面，分别为0，减少mg（H＋h） D.若以桌面为参考平面，分别为－mgh，减少mg（H＋h） 解析　以地面为参考平面，小球落地时的重力势能为0，整个下落过程中重力势能减少了mg（H＋h），故A错误，C正确；以桌面为参考平面，小球落地时的重力势能为－mgh，整个下落过程中重力势能减少了mg（H＋h），故B错误、D正确。 答案　CD 6.两个底面积都是S的圆桶放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别为h1和h2，如图所示。已知水的密度为ρ。现把连接两桶的阀门打开，不计摩擦阻力，当两桶水面高度相等时，水的重力做功多少？重力势能变化多少？ 解析　圆桶中水的总质量为m＝ρS（h1＋h2）， 对于圆桶中的水，当两边水面高度相等时，相当于质量为m'＝ρS的水下降了Δh'＝， 水的重力做功WG＝m'gΔh'＝ρgS， 水的重力势能变化ΔEp＝－WG＝－ρgS， 负号表示减少。 答案　ρgS减少ρgS 7.雨滴是水蒸气在高空中遇到冷空气凝聚成的小水滴，雨滴在无风时的下落过程中，初始时做自由落体运动，速度不断增大；在穿过云层过程中，雨滴吸收小水珠，其质量增大；在接近地面前，受阻力影响，做匀速运动。下列说法正确的是(　　) A.穿过云层过程中，重力势能一定增大 B.穿过云层过程中，重力势能一定为正值 C.从初始位置下落到地面过程中，重力的功率不断增大 D.从初始位置下落到地面过程中，阻力一直做负功 解析　根据重力势能Ep＝mgh可知，雨滴穿过云层向下运动过程中，h减小，m增大，h的减小量与m的增加量大小未知，重力势能不一定增大，A错误；若取雨滴初始下落位置为零势能面，则雨滴在穿过云层时，重力势能为负值，B错误；由题可知，在接近地面前，雨滴做匀速运动，由功率公式P＝Fv可知，雨滴速度不变，重力的功率不变，C错误；从初始位置下落到地面过程中，雨滴所受阻力始终与雨滴运动方向相反，阻力一直做负功，D正确。 答案　D 8.如图所示，位于锦江乐园的摩天轮的高度为108 m，直径是98 m。一位质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为参考平面，则他到达最高处时的（g取10 m/s2） （　　） A.重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s B.重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s C.重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s D.重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s 解析　以地面为参考平面，游客到达最高处时的重力势能Ep＝mgh＝50×10×108 J＝5.4×104 J，由角速度与周期之间的关系得ω＝＝ rad/s≈4.2×10－3 rad/s，故C正确。 答案　C 9.如图是一条毛毛虫外出觅食的示意图，缓慢经过一个边长为L的等边三角形小土坡，已知其身长为3L，总质量为m。如图所示，其头部刚到达最高点，假设毛毛虫能一直贴着小土坡前行，则从其头部刚到小土坡顶端到头部刚到小土坡底端的过程中毛毛虫的重力势能变化量为(　　) A.mgL B.mgL C.mgL D.mgL 解析　选小土坡底端为零势能面，初状态的重力势能为Ep1＝mg·sin 60°＝mgL，毛毛虫头部越过小土坡顶端刚到达小土坡底端时的重力势能为Ep2＝mg·sin 60°＝mgL，其重力势能的变化量为ΔEp＝Ep2－Ep1＝mgL－mgL＝mgL，故选B。 答案　B 10.如图所示，一质量为m、边长为a的正方体物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1。为使它水平移动距离a，可以用将它翻倒或向前缓慢平推两种方法，则下列说法中正确的是（　　） A.将它翻倒比平推前进做功少 B.将它翻倒比平推前进做功多 C.两种情况做功一样多 D.两种情况做功多少无法比较 解析　使物块水平移动距离a，若将它翻倒一次，需要克服重力做功，使其重心位置由离地h1＝增加到h2＝a，所以至少需要做功W1＝mg（h2－h1）＝mg（－1）a；而缓慢平推需要做功W2＝μmga＝0.1mga＜W1。故B正确。 答案　B 11.(多选)如图是某运动员在撑杆跳比赛过程中的分解动作图，下列说法中正确的是(　　) A.从1到3过程中，杆的弹性势能不变 B.从4到7过程中，杆的弹性势能增加 C.从6到8过程中，运动员的重力势能减小 D.从4到9过程中，地面对杆的弹力不做功 解析　由题图可知，1～3过程中，杆没有发生形变，杆的弹性势能不变，A正确；4～7过程中，运动员对杆有向下的压力作用，杆的弹力方向向上，杆先处于压缩状态，而后恢复原长，则杆的弹性势能先增加后减小，B错误；6～8过程中，运动员的重心升高，重力做负功，运动员的重力势能增加，C错误；4～9过程中，地面对杆有竖直向上的弹力作用，但该力的方向上没有位移，则地面对杆的弹力不做功，D正确。 答案　AD 12.在水平面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为m的木块相连，若在木块上再作用一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动h，力F做功W1，此时木块再次处于平衡状态，如图所示。求： （1）在木块下移h的过程中重力势能的减少量； （2）在木块下移h的过程中弹性势能的增加量。 解析　（1）根据重力做功与重力势能变化的关系有 ΔEp减＝WG＝mgh。 （2）根据弹力做功与弹性势能变化的关系有 ΔEp增＝－W弹， 又因木块缓慢下移，力F与重力mg的合力与弹力等大、反向， 所以W弹＝－（W1＋WG）＝－（W1＋mgh）， 所以弹性势能增量ΔEp增＝W1＋mgh。 答案　（1）mgh　（2）W1＋mgh 学科网（北京）股份有限公司 $$