重力勢能-2022年【新教材】人教版高中物理word版含答案

重力勢能練習(xí)一、單選題一個(gè)100g的球從1.8m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到1.25m的高度，則整個(gè)過程中重力對球所做的功及球的重力勢能的變化是(g=10m/sA.重力做功為1.8

J B.重力做了0.55

J的負(fù)功

C.物體的重力勢能一定減少0.55

J D.物體的重力勢能一定增加1.25

J如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，假設(shè)以桌面處為參考平面，則小球落到地面時(shí)瞬間的重力勢能和整個(gè)過程中重力勢能變化分別為(????)A.mgh，減少mg(H-h)

B.mgh，增加mg(H+h)

C.-mgh，增加mg(H-h)

D.-mgh，減少mg(H+h)

蹦極是一項(xiàng)戶外休閑活動(dòng)。體驗(yàn)者站在約40米高的位置，用原長為20米的彈性繩固定住后跳下，落地前彈起，反復(fù)彈起落下。忽略空氣阻力的影響，在人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，以下說法正確的是(????)A.第一次下落過程中，游客能體驗(yàn)失重感的位移為20m

B.第一次下落20m后，游客開始做減速運(yùn)動(dòng)

C.當(dāng)游客下落到最低點(diǎn)時(shí)，彈性繩的彈性勢能等于游客減少的重力勢能

D.第一次到達(dá)最低點(diǎn)的瞬間，人的重力勢能為零

如下圖，可愛的毛毛蟲外出覓食，緩慢經(jīng)過一邊長為L的等邊三角形小土堆，已知其身長為3L，總質(zhì)量為m，如下圖頭部剛到達(dá)最高點(diǎn)，假設(shè)小蟲能一直貼著小土堆前行，其頭部剛越過小土堆頂?shù)筋^部剛到達(dá)小土堆底端時(shí)小蟲的重力勢能變化量為(????)

A.12mgL B.312mgL C.一物體以初速度ν豎直向上拋出，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，則物體的Ep-s(重力勢能一路程)圖像應(yīng)是下列四個(gè)圖中的(

A. B.

C. D.如圖所示，一質(zhì)量為m、長度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛．用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P相距13l.重力加速度大小為g.在此過程中，外力做的功為(????)A.19mgl

B.16mgl

C.如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)．現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(????)A.圓環(huán)的機(jī)械能守恒

B.彈簧彈性勢能變化了3mgL

C.圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)，所受合力為零

D.如下圖所示，質(zhì)量關(guān)系為m1>m2>m3的三個(gè)小球分別沿三條不同的軌道1、2、3由離地高h(yuǎn)的A點(diǎn)滑到同一水平面上，軌道1、3是光滑的，軌道2是粗糙的，重力對小球做功分別為W1、W2A.W1>W2=W3 B.如下圖所示，質(zhì)量為m的小球，用一長為l的細(xì)線懸于O點(diǎn)，將懸線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個(gè)豎直向下的速度讓小球向下運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)正下方D處有B一釘子，小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)會(huì)以D為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過C點(diǎn)，若已知OD=23l，重力加速度為g，則小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中(

)A.重力做功13mgl，重力勢能減少13mgl

B.重力做功53mgl，重力勢能減少53mgl

C.重力做功2如圖所示，小物體從豎直彈簧上方離地高h(yuǎn)1處由靜止釋放，其動(dòng)能Ek與離地高度h的關(guān)系如圖b所示．其中高度從h1下降到h2，圖象為直線，其余部分為曲線，h3對應(yīng)圖象的最高點(diǎn)，且h2到h4圖象關(guān)于h3對稱，輕彈簧勁度系數(shù)為k，小物體質(zhì)量為mA.小物體在下落到h5的全過程中機(jī)械能守恒

B.小物體下落至高度h5時(shí)，加速度為大小g.

C.小物體從高度h2下降到h4，彈簧的彈性勢能增加2m2g2k二、多選題如圖所示，一輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中(????)A.重力做正功，彈力不做功

B.重力做正功，彈力做負(fù)功，彈性勢能增加

C.若用與彈簧原長相等的不可伸長的細(xì)繩代替彈簧后，重力做正功，彈力不做功

D.若用與彈簧原長相等的不可伸長的細(xì)繩代替彈簧后，重力做功不變，彈力不做功如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長．圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大(B為桿AC中某一點(diǎn))，到達(dá)C處的速度為零，AC=h.如果圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.則圓環(huán)(????)A.下滑過程中，加速度一直減小

B.下滑過程中，克服摩擦力做的功為14mv?2

C.從A下滑到C過程中彈簧的彈性勢能增加量等于mgh

D.在C處，彈簧的彈性勢能為mgh-1韓曉鵬是我國首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900J，他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過程中(

)A.動(dòng)能增加了1800J B.動(dòng)能增加了2000J

C.重力勢能減小了1900J D.重力勢能減小了2000J有一小球只在重力作用下由靜止開始自由落下，在其正下方固定一根足夠長的輕質(zhì)彈簧，如圖所示，在小球與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過程中(????)A.小球接觸彈簧后即做減速運(yùn)動(dòng)

B.小球的重力勢能一直減小，彈簧的彈性勢能一直增大

C.當(dāng)小球的速度最大時(shí)，它所受的合力為零

D.小球所受的彈力先對小球做正功，再做負(fù)功

三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，共分）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

圖(a)

(1)實(shí)驗(yàn)中涉及到下列操作步驟：

①把紙帶向左拉直

②松手釋放物塊

③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是______(填入代表步驟的序號)。

(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為______m/s。比較兩紙帶可知______(填“M”或“L“)紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。用如圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．在已經(jīng)調(diào)整為水平的氣墊導(dǎo)軌上，將勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧右端固定在氣墊導(dǎo)軌右端，彈簧左端與一質(zhì)量為m的滑塊接觸而不固連．第1次向右推滑塊壓縮彈簧一段距離，并測出壓縮量x1，然后靜止釋放滑塊，通過光電門測量并計(jì)算得出滑塊通過光電門的速度為v1；接下來重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)操作，得到壓縮量x和通過光電門的速度v的多組數(shù)據(jù)．已知彈簧的彈性勢能Ep=1(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式____，則可驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律．(2)為了更直觀地驗(yàn)證，某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系應(yīng)以____為縱坐標(biāo)，以___為橫坐標(biāo)，得出圖象的斜率為___，同樣可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．四、計(jì)算題在離地面80m處無初速度釋放一小球，小球質(zhì)量為m=200g(不計(jì)空氣阻力，g取(1)在第2s末小球的重力勢能；(2)在第3s內(nèi)重力所做的功和重力勢能的變化量．

如下圖所示，有一條長為L、質(zhì)量為m的均勻金屬鏈條，一半長度在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半長度沿豎直方向下垂在空中，當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動(dòng)，以斜面最高點(diǎn)為重力勢能的零點(diǎn)，求：

(1)開始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)的重力勢能．(2)此過程中重力勢能的減少量．

如圖所示，固定斜面的傾角θ=30°，物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=32，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時(shí)上端位于C點(diǎn)．用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m，初始時(shí)物體A到C點(diǎn)的距離為L.現(xiàn)給A、B一初速度v?0(v?0>(1)物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到C點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢能．

答案和解析1.【答案】C

【解答】

整個(gè)過程中，物體的高度下降了h=1.8-1.25=0.55(m)；

則重力對物體做正功為：W=mgh=0.1×10×0.55=0.55(J)；

而重力做功多少等于重力勢能的減小量，故小球的重力勢能一定減少0.55J，故C正確，ABD錯(cuò)誤。

2.【答案】D

【解答】

以桌面為零勢能參考平面，那么小球釋放時(shí)的相對高度是H，重力勢能是mgH；

小球落地時(shí)的重力勢能為：Ep1=-mgh；

整個(gè)過程中小球重力勢能的減小為：△Ep=mg?△h=mg(H+h)；

3.【答案】C

【解答】

AB.當(dāng)人下落的高度等于橡皮繩達(dá)到原長后，橡皮繩開始伸長，開始重力大于彈力，向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重力與彈力相等時(shí)，加速度為零，速度最大，然后重力小于彈力，做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，加速度最大，速度為零，所以第一次下落超過20m后，游客才開始做減速運(yùn)動(dòng)，游客能體驗(yàn)失重感的位移也大于20m；故AB錯(cuò)誤；

C.整個(gè)的過程中只有重力和繩子的拉力做功，當(dāng)游客下落到最低點(diǎn)時(shí)，橡皮筋的彈性勢能等于游客減少的重力勢能，故C正確；

D.【解析】選小土堆底為零勢能面，則小蟲的頭部剛到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，重力勢能為：Ep1=13mg×L2sin60°=312mgL，小蟲頭部越過小土堆頂剛到達(dá)小土堆底端時(shí)的重力勢能為：Ep2【解析】以拋出點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，則上升階段路程為s時(shí)，克服重力做功mgs，重力勢能Ep=mgs，即重力勢能與路程s成正比；下降階段，物體距拋出點(diǎn)的高度h=2h0-s，其中h0為上升的最高點(diǎn)，故重力勢能Ep6.【答案】A

【解答】

由題意可知，PM段細(xì)繩的機(jī)械能不變，MQ段細(xì)繩的重心升高了l6，則重力勢能增加ΔEP=23mg·l6=1【解答】A.圓環(huán)沿桿滑下過程中，彈簧的拉力對圓環(huán)做功，圓環(huán)的機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；

B.圖中彈簧水平時(shí)恰好處于原長狀態(tài)，圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長度變?yōu)?L，可得物體下降的高度為h=3L，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得

彈簧的彈性勢能增大量為△Ep=mgh=3mgL，故B正確；

C.圓環(huán)所受合力為零，速度最大，此后圓環(huán)繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，則彈簧的彈力增大，圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)，所受合力不為零，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，知圓環(huán)的動(dòng)能先增大后減小，則圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和先減小后增大，故D錯(cuò)誤；

8.【答案】D

【解答】

重力做功W=mgh，h相等，由于m1>m2>m3，所以W1>W2>W3，故D正確，ABC錯(cuò)誤。

9.【答案】A

【解答】

小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，小球下落的高度為h=13l，故重力做功WG=mgh=13mgl，重力做正功，重力勢能減少13mgl，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．

10.【答案】C

【解答】

A.全過程中小物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)誤；

B.物體的動(dòng)能先增大，后減小，小物體下落至高度h4時(shí)，物體的動(dòng)能與h2時(shí)的動(dòng)能相同，由彈簧振子運(yùn)動(dòng)的對稱性可知，在h4時(shí)加速度與h2時(shí)一樣大小為g，繼續(xù)下落至高度h5時(shí)，此時(shí)物體的加速度大于g，故B錯(cuò)誤；

C.小物體下落至高度h4時(shí)，物體的動(dòng)能與h2時(shí)的動(dòng)能相同，由彈簧振子運(yùn)動(dòng)的對稱性可知，在h4時(shí)彈簧的彈力一定是重力的2倍；此時(shí)彈簧的壓縮量：Δx=2mgk，小物體從高度h2下降到h4，重力做功：W=mg·Δx=mg×2mgk，物體從高度h2下降到h4，重力做功等于彈簧的彈性勢能增加，所以小物體從高度h2下降到h【解答】A.圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，所以圓環(huán)先做加速度運(yùn)動(dòng)，再做減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過B處的速度最大，此時(shí)加速度最小為零，所以加速度先減小后增大，故A錯(cuò)誤；B.研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C過程，由動(dòng)能定理得：mgh-Wf-W彈=0-0，在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A，則再次由動(dòng)能定理得：-mgh+WCD.由B中的公式得：W彈=14mv2-mgh，所以在C處，彈簧的彈性勢能為：mgh-14m13.【答案】AC

【解答】

AB.外力對物體所做的總功為1900J-100J=1800J，是正功，則根據(jù)動(dòng)能定理得：動(dòng)能增加1800J，故A正確，B錯(cuò)誤；

CD.重力對物體做功為1900J，是正功，則物體重力勢能減小1900J。故C正確，D錯(cuò)誤；

14.【答案】BC

【解答】

AC、小球接觸彈簧后，彈簧的彈力先小于重力，小球的合力向下，加速度也向下，與速度方向相同，故小球做加速運(yùn)動(dòng)，因彈力逐漸增大，合力減小，加速度減??；隨著小球向下運(yùn)動(dòng)，彈簧的彈力增大，當(dāng)彈簧的彈力大于重力后，小球的合力向上，加速度向上，與速度方向相反，小球做減速運(yùn)動(dòng)，彈力增大，合力增大，加速度也增大；當(dāng)壓縮量最大時(shí)，物體的速度減小為零，故A錯(cuò)誤，C正確；

B、在下落過程中，重力始終做正功，故重力勢能減小，彈力一直做負(fù)功，彈簧的彈性勢能一直增大，故B正確；

D、彈力對小球始終做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。

15.【答案】(1)④①③②；(2)1.29；M。

【解答】

(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先將物塊推到最左側(cè)，測量壓縮量，再把紙帶向左拉直；先接通電源，穩(wěn)定后再釋放紙帶；故步驟為④①③②；

(2)由M紙帶可知，左側(cè)應(yīng)為與物塊相連的位置；由圖可知，兩點(diǎn)間的距離先增大后不變；故2.58段時(shí)物體應(yīng)脫離彈簧；則由平均速度可求得，其速度v=2.580.02×1