8.2 重力势能 同步练习-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

8.2　重力势能 一、单选题 1.卫星发射上升过程中,其重力做功和重力势能变化的情况为(　　) A.重力做正功,重力势能减小 B.重力做正功,重力势能增加 C.重力做负功,重力势能减小 D.重力做负功,重力势能增加 2.如图所示,甲、乙两名学生的质量都是m,且身高相同,当他们从地面分别以图示的路径登上高h的阶梯顶端A时,他们的重力做功情况是(　　) A.甲的重力做的功多 B.乙的重力做的功多 C.甲、乙的重力做的功一样多 D.无法判断 3.自动扶梯将质量为50 kg的小华从地面送到4 m高的二楼,g取10 m/s2,在此过程中小华的(　　) A.重力做功为2 000 J,重力势能增加了2 000 J B.重力做功为-2 000 J,重力势能增加了2 000 J C.重力做功为2 000 J,重力势能减小了2 000 J D.重力做功为-2 000 J,重力势能减小了2 000 J 4.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下,经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达高为的D点时,速度不为零,在小球由A运动到D的这个过程中,重力势能的变化为(　　) A.减少 B.减少 C.减少mgh D.不能确定 5.一根粗细均匀的长直铁棒重600 N,平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m,而另一端仍在地面上,则(　　) A.铁棒的重力势能增加了150 J B.铁棒的重力势能增加了300 J C.铁棒的重力不做功 D.上述说法均错误 6.下列关于重力势能的说法正确的是(　　) A.重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1与Ep2方向相反 B.同一物体重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1>Ep2 C.在同一高度的质量不同的两个物体,它们的重力势能一定不同 D.重力势能是标量,负值没有意义 7.在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、下抛,以下说法正确的是(　　) A.从抛出到落地过程中,重力对它们所做的功都相等 B.从抛出到落地过程中,重力对它们做功的平均功率都相等 C.三个球落地时,重力的瞬时功率相同 D.如果考虑空气阻力,则从抛出到落地过程中,重力势能变化不相等 8.起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高为1.80 m,质量为70 kg,他站立举臂,手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中,如果他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同时举臂,离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力,g取10 m/s2,该同学跳起后增加的重力势能最大值是(　　) A.1 260 J B.1 470 J C.315 J D.1 785 J 二、多选题 9.物体在运动过程中,克服重力做功100 J,则以下说法正确的是(　　) A.物体的高度一定降低了 B.物体的高度一定升高了 C.物体的重力势能一定是100 J D.物体的重力势能一定增加100 J 10.如图所示,一小球贴着光滑曲面自由滑下,依次经过A、B、C三点,以下说法正确的是(　　) A.若以地面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点大 B.若以A点所在的水平面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点小 C.若以B点所在的水平面为参考平面,小球在C点的重力势能大于零 D.无论以何处水平面为参考平面,小球在B点的重力势能均比C点大 11.质量为m的物体从地面上方h0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mgh0 B.物体的重力势能减少了mg(h0+h) C.重力对物体做的功为mg(h0+h) D.物体的重力势能减少了mgh0 三、非选择题 12.打桩机重锤的质量是250 kg,重锤在打桩机顶端时,离地面的高度是20 m。试分析计算:(g取10 m/s2) (1)当重锤被钢丝绳拉着从地面匀速上升到打桩机顶端时,重力对重锤做了多少功?重锤的势能变化了多少? (2)当钢丝绳松弛,重锤从打桩机顶端自由落到地面时,重力对重锤做了多少功?重锤的势能变化了多少? 13.质量为m=60 kg的跳水运动员从距水面高为h=10 m的跳台上以v0=5 m/s的速度斜向上起跳,最终落入水中。若将运动员看成质点,以水面为参考平面,不计空气阻力,g取10 m/s2,求: (1)运动员在跳台上时具有的重力势能。 (2)运动员跳水过程中,重力势能改变了多少? 14.如图所示,两个底面积都是S的圆桶,用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平地面上,两桶内装有密度为ρ的同种液体,阀门关闭时两桶液面的高度分别为h1和h2,现将连接两桶的阀门打开,在两桶液面变为相同高度时水的重力势能的改变量为多少? 标准答案 一、单选题 1.答案:D 解析:卫星发射上升过程中,重力方向与位移方向相反,重力做负功,重力势能增加,选项D正确。 2.答案:C 解析:甲、乙同学从地面爬到A点,重力做功W=mghcos 180°=-mgh 即他们克服重力做的功是W1=mgh,选项C正确。 3.答案:B 解析:重力做功为W=-mgh=-50×10×4 J=-2 000 J,即克服重力做功2 000 J,重力势能增加了2 000 J,故选项B正确。 4.答案:B 解析:A、D间的高度差为Δh=h-h,则重力做的功为W=mgΔh=mgh,所以物体的重力势能减少mgh,选项B正确。 5.答案:A 解析:铁棒重心升高的高度h==0.25 m,铁棒增加的重力势能ΔEp=mgh=600×0.25 J=150 J,铁棒重力做的功WG=-mgh=-600×0.25 J=-150 J,故选项A正确。 6.答案:B 解析:重力势能是标量,正负表示大小,不表示方向,重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1大于Ep2,选项A错误,B正确;重力势能是一个相对量,是相对于参考平面来说的,在同一高度的质量不同的两个物体,如果选取该高度为参考平面,则它们的重力势能都为零,选项C错误;重力势能是标量,负值表示物体处于参考平面以下,有意义,选项D错误。 7.答案:A 解析:三个小球初末位置的高度差相同,由于重力做功与路径无关,只是与初末位置的高度差有关,所以重力做功都相等,选项A正确;三个球在空中运动的时间不一样,它们的时间关系是t上抛>t平抛>t下抛,而平均功率P=,所以重力做功的平均功率不相等,选项B错误;落地时三个球的速率相等,但速度方向不同,设速度方向与竖直方向夹角为α,瞬时功率P瞬=Fvcos α=mgvcos α,上抛和下抛时α=0,而平抛小球落地时α≠0,故瞬时功率不相等,选项C错误;重力势能的变化只与重力做功有关,重力做功相等,三个球的重力势能变化相等,选项D错误。 8.答案:C 解析:人的重心升高的高度为Δh=2.55 m-2.10 m=0.45 m,故该同学跳起后增加的重力势能最大值是Ep=mgΔh=70×10×0.45 J=315 J。选项C正确。 二、多选题 9.答案:BD 解析:克服重力做功,即重力做负功,重力势能增加,高度升高,克服重力做多少功,重力势能就增加多少,但重力势能是相对的,增加100 J的重力势能,并不代表现在的重力势能就是100 J,故选项B、D正确,A、C错误。 10.答案:AD 解析:若以地面为参考平面,B的高度比C的高度大,根据Ep=mgh知,B点的重力势能大于C点的重力势能,选项A正确。以A点为参考平面,B、C的高度都为负值,但是B的高度仍然大于C的高度,则B点的重力势能比C点的重力势能大,选项B错误。若以B点所在的水平面为参考平面,小球在C点的重力势能小于零,选项C错误。无论以何处为参考平面,小球在B点的重力势能均比C点大,选项D正确。 11.答案:BC 解析:在整个过程中,物体下落的高度为h0+h,则重力对物体做的功为mg(h0+h),故选项A错误,C正确;根据重力做多少功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(h0+h),故选项B正确,D错误。 三、非选择题 12.解:(1)当重锤被钢丝绳拉着从地面匀速上升到打桩机顶端时,重力对重锤做功为WG=-mgh=250×10×20 J=-5×104 J, 重锤的势能变化量为ΔEp=-WG=5×104 J。 (2)当重锤从打桩机顶端自由落到地面时,重力对重锤做功为 WG'=mgh=250×10×20 J=5×104 J, 则重锤的势能变化量为ΔEp'=-WG'=-5×104 J。 13.解:(1)取水面为参考平面,人的重力势能是Ep=mgh=6 000 J。 (2)取水面为参考平面,水面处的重力势能为零,所以ΔEp=-Ep=-6 000 J。 14.解:如图所示,打开阀门当两桶液面相平时,相当于将图中左侧1中部分的液体移至图中右侧2的位置。 这部分液体的质量为Δm= 其重心下降了Δh= 故重力势能减少了 Δmg·Δh=ρgS(h1-h2)2。 学科网（北京）股份有限公司 $