2023年高考物理知識點復(fù)習(xí)與真題 重力勢能

重力勢能

一、真題精選（高考必備）

L（2016?四川?高考真題）韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運(yùn)動員.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190OJ,他克服阻力做功IOoJ.韓曉鵬在此過程中（）

A.動能增加了1900J

B.動能增加了200OJ

C.重力勢能減小了190OJ

D.重力勢能減小了200OJ

2.（2012?海南?高考真題）下列關(guān)于功和機(jī)械能的說法，正確的是

A.在有阻力作用的情況下，物體重力勢能的減少不等于重力對物體所做的功

B.合力對物體所做的功等于物體動能的改變量

C.物體的重力勢能是物體與地球之間的相互作用能，其大小與勢能零點的選取有關(guān)

D.運(yùn)動物體動能的減少量一定等于其重力勢能的增加量

3.（2017?海南?高考真題）將一小球豎直向上拋出，小球在運(yùn)動過程中所受到的空氣阻力不可忽略.“為小球運(yùn)動軌

跡上的一點，小球上升和下降經(jīng)過ɑ點時的動能分別為EM和Eki.從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點時重力所做的

功為W/,從拋出開始到小球第二次經(jīng)過4點時重力所做的功為W2?下列選項正確的是（）

A.Eki=Ek2,Wi=W2

B.Ekι>Ek2,W1=W2

C.EkICEk2,W∣<W2

D.Ek1>Ek2,W/VW2

4.（2018?浙江?高考真題）如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山的A、B處，A、B兩點水平距離為16m,

豎直距離為2m,A、B間繩長為20m.質(zhì)量為IOkg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處.以A點所在水平

面為參考平面，猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為（繩處于拉直狀態(tài)）

A.-1.2×10,JB.-7.5×102J

C.-6.0×102JD.-2.0×102J

5.（2011?江蘇?高考真題）如圖所示，演員正在進(jìn)行雜技表演.由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所

做的功最接近于（）

C.30JD.300J

6.（2017?全國?高考真題）如圖所示，一質(zhì)量為相，長度為/的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端。緩

慢地豎直向上拉起至M點，M點與繩的上端P相距重力加速度大小為g。在此過程中，外力做的功為（）

0

1111

-U/7

吆

機(jī)1

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

7.（2012?上海?高考真題）質(zhì)量相等的均勻柔軟細(xì)繩A、B平放于水平地面上，細(xì)繩A較長。分別捏住兩繩中點緩慢

提起，使它們?nèi)侩x開地面，兩繩中點被提升的高度分別為人、上述過程中克服重力做的功分別為WA、唯。

以下說法正確的是（）

A.若％=/%，則一定有WA=WBB.若公＞生，則可能有叱\＜唯

C.若％＜砥，則可能有WA=WBD.若%＞∕?,則一定有

8.（2010?上海?高考真題）如圖是位于錦江樂園的摩天輪,高度為108m,直徑是98m.一質(zhì)量為50kg的游客乘坐

該摩天輪做勻速圓周運(yùn)動旋轉(zhuǎn)一圈需25min.如果以地面為零勢能面，則他到達(dá)最高

處時的（取g=10m∕s2）（）

A.重力勢能為5.4χlO4J,角速度為0.2rad∕s

B.重力勢能為4.9xl04j,角速度為0?2rad/s

C.重力勢能為5.4χK）4j,角速度為4.2×103rad∕s

D.重力勢能為4.9χl04J,角速度為4.2χl（Γ3ra"s

二、強(qiáng)基訓(xùn)練（高手成長基地）

1.（2021?新疆?疏附縣第一中學(xué)高三期中）蹦極是一項戶外極限活動。體驗者站在約40米以上高度的位置，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，在人的整個運(yùn)動過程中，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

C.當(dāng)游客下落到最低點時，游客的重力勢能最小

D.第一次到達(dá)最低點的瞬間，人的重力勢能為零

2.（2022?江蘇南京?二模）如圖為跳傘者在下降過程中速度隨時間變化的示意圖（取豎

直向下為正），箭頭表示跳傘者的受力。則下列關(guān)于跳傘者的位移），和重力勢能EP隨下落的時間r,重力勢能Ep和

機(jī)械能E隨下落的位移y變化的圖像中可能正確的是（）

3.（2021?河南河南?三模）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一個圓，Pd沿豎直方向,即是圓的一條直徑，。為圓心。Pa、

Pc、Pd為圓的三條弦，在這三條弦和一條直徑中，相鄰之間的夾角均為3（）。。在P點，將一小球以某一大小恒定

速度沿該圓所在的豎直平面拋出。已知拋出后的小球除受到重力作用外，還始終受到一個恒力廠作用，該恒力產(chǎn)方

向在豎直平面內(nèi)。小球拋出的速度方向不同，該小球會經(jīng)過圓周不同的點，在這些圓周上的所有點中，小球經(jīng)過C

點的速度最大。則下列說法正確的是（)

A.恒力F的方向一定與PC平行B.恒力F的方向有可能與心平行

C.恒力F的方向一定與Pd平行D.恒力廠的方向有可能與Pa平行

4.（2021?貴州貴陽?高三階段練習(xí)）足夠長的光滑斜面固定在水平面上，質(zhì)量為Ikg的小物塊在平行斜面向上的拉

力F作用下，以一定初速度從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動，經(jīng)過時間物塊沿斜面上滑了1.2m。小物塊在產(chǎn)作用下

沿斜面上滑過程中動能和重力勢能隨位移的變化關(guān)系如圖線1和Il所示。設(shè)物塊在斜面底端的重力勢能為零，重力

加速度g取IOm/s2由此可求出（）

A.斜面的傾角為30°

B.力尸的大小為ION

C.小物塊的初速度大小為2m∕s

D.若切時刻撤去拉力凡物塊再沿斜面上滑的最大距離為2.8m

5.（2021?福建省龍巖第一中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖，光滑的勻質(zhì)圓球靜置在緡'型木板

中，現(xiàn)將木板繞。點逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)直至OP邊豎直，則此過程中（）

A.球?qū)P邊的壓力先增大后減小

B.球?qū)?。。邊的壓力先增大后減小

C.OP邊對球先做正功后做負(fù)功

D,球的重力勢能先增大后減小

6.（2020?湖北?二模）如圖所示，放置在光滑圓管內(nèi)的輕彈簧的一端固定在管的0端，另一端連接一小球，讓管從

水平位置繞C）點緩慢地轉(zhuǎn)到豎直位置。假設(shè)彈簧的形變在彈性限度內(nèi)，在轉(zhuǎn)動過程中（）

A.彈簧對小球的彈力不斷增大

B.小球?qū)鼙诘膲毫Σ粩嘣龃?/p>

C.小球的重力勢能一定不斷增大；

D?小球的重力勢能可能先增大后減小

7.（2021?全國?高三專題練習(xí)）我們知道，處于自然狀態(tài)的水都是向重力勢能更

低處流動的，當(dāng)水不再流動時，同一滴水在水表面的不同位置具有相同的重力勢能，即水

面是等勢面。通常穩(wěn)定狀態(tài)下水面為水平面，但將一桶水繞豎直固定中心軸以恒定的角

速度3轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定時水面呈凹狀，如圖所示。這一現(xiàn)象依然可用等勢面解釋：以桶為參考

系，桶中的水還多受到一個"力"，同時水還將具有一個與這個"力"對應(yīng)的“勢能"。為便于研究，在過桶豎直軸線的

平面上，以水面最低處為坐標(biāo)原點、以豎直向上為y軸正方向建立XOy直角坐標(biāo)系，質(zhì)量為，〃的小水滴（可視為質(zhì)

點）在這個坐標(biāo)系下具有的“勢能"可表示為綜,=-]∕κy2χ2.該，，勢能，，與小水滴的重力勢能之和為其總勢能，水會

向總勢能更低的地方流動，穩(wěn)定時水表面上的相同質(zhì)量的水將具有相同的總勢能。根據(jù)以上信息可知，下列說法中

正確的是（）

A.與該"勢能"對應(yīng)的"力"的方向指向。點

B.與該"勢能"對應(yīng)的"力"的大小隨X的增加而減小

12

C.該"勢能"的表達(dá)式Epv=-^mωx是選取了y軸處"勢能"為零

D.穩(wěn)定時桶中水面的縱截面為圓的一部分

8.（2020?河北?高三期末）如圖所示，傾角為。的光滑斜面固定在水平面上，一質(zhì)量為加的小物塊受到一沿斜面向

上的恒定拉力F的作用，從A點由靜止開始向上加速運(yùn)動，當(dāng)小物塊運(yùn)動到斜面上的B點時、它的動能與重力勢能

之和增加了18J,此時將拉力廠反向，但大小不變，直到物塊再次返回出發(fā)點A。已知物塊從A到8的時間為從B返

回A時間的一半。重力加速度為g,求：

（1）拉力產(chǎn)的大??；（用加、θ、g表示）

（2）以A為零勢能點，當(dāng)物塊動能為6J時，物塊的重力勢能。

A

三、參考答案及解析

(一)真題部分

1.C

【解析】AB、根據(jù)動能定理合外力做的功等于物體動能的增加量，重力對他做功1900J,他克服阻力做功IooJ,即

阻力對他做功為-IOOJ,則外力對他所做的總功為1900J-IOOJ=I800J,是正功，他的動能增加了1800J,A、B錯誤；

CD、重力做的功等于重力勢能的減少量，重力對物體做功為1900J,是正功，則重力勢能減小了1900J,C正確、D

錯誤，故選C

2.BC

【解析】A、重力做功是重力勢能變化的量度，即任何情況下重力做功都等于重力勢能的減小量，故A錯誤；

B、根據(jù)動能定理，有合力對物體所做的功等于物體動能的改變量，故B正確；

C、重力勢能具有系統(tǒng)性和相對性，即物體的重力勢能是物體與地球之間的相互作用能，其大小與勢能零點的選取

有關(guān)，故C正確；

D、只有機(jī)械能守恒時，才有動能的減少量等于重力勢能的增加量，故D錯誤；故選BC.

3.B

【解析】從拋出開始到第一次經(jīng)過“點和拋出開始第二次經(jīng)過4點，上升的高度相等，因重力做功只與初末位置有

關(guān)，故重力做功相等，即W1=W2.對兩次經(jīng)過4點的過程根據(jù)動能定理得，-W=成2-從/,可知E%∕>E*2,故B正確，

ACD錯誤.

4.B

【解析】猴子的動能最大時重力勢能最小，猴子的加速度為零時速度最大，動能最大，此時猴子受力平衡則可以得

到下面的幾何關(guān)系：

繩長AC+BC=AF=20m,又MF=16m,由勾股定理得AM=12m,而AB豎直距離為2m,則BF=IOm,D為BF中點，BD=5m,

C和D等高，則A、C的豎直高度差為7m,此時猴子的重力勢能為：Ep=mgh=(-1×?O×IQ)J=-700J,與B最接

近，故B正確，A、C>D錯誤；故選B.

5.A

【解析】大約10個雞蛋1斤，一個雞蛋的質(zhì)量約為∏R需=0.05kg，雞蛋大約能拋h=0.5m,則做的功大約為

W=mgh=0.05×10×0.5=0.25J,所以A正確.故選A.

6.D

2

【解析】以均勻柔軟細(xì)繩MQ段為研究對象，其質(zhì)量為:機(jī)。取M點所在的水平面為零勢能面，開始時，細(xì)繩MQ

2/2

段的重力勢能EPl=-寫叫三二-丁咫/

當(dāng)用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點時,

2I?

細(xì)繩MQ段的重力勢能E)=——mg,—=——fngl

369

則外力做的功即克服重力做的功等于細(xì)繩段的重力勢能的變化，

121

即W=Ep2-EPl=+=-mgI,故選Do

7.B

【解析】A.因繩A較長，若％=砥，則A的重心較低。故WAVWB。故A錯誤。

BD.若砥>飽，不能確定兩根繩子重心的高低，可能WAVWB，也可能WA>%,還可能WA=WB。故B正確，D錯

誤。

C.若〃A<%,則一定是A的重心低，那WAVWB。故C錯誤。故選B。

8.C

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

T25×60

(二)強(qiáng)基部分

1.C

【解析】AB.當(dāng)游客下落20m時彈性繩到達(dá)原長，以后繼續(xù)下落時，彈力先小于重力，游客繼續(xù)加速下落，此過

程中，游客能體驗失重；以后彈力大于重力，游客加速度向上，開始減速，選項AB錯誤；

C.由功能關(guān)系可知，當(dāng)游客下落到最低點時，游客所處高度最小，重力勢能最小，選項C正確；

D.因不確定零重力勢能點，故無法知道第一次到達(dá)最低點的重力勢能，選項D錯誤。

故選C。

2.D

【解析】A.由圖可知跳傘運(yùn)動員開始時所受重力大于阻力，向下加速運(yùn)動，隨著速度的增大，阻力在增大，加速

度逐漸減??；

打開降落傘后阻力大于重力，加速度向上，運(yùn)動員向下做減速運(yùn)動；隨著速度的減小，阻力也在減小，向上的加速

度逐漸減?。划?dāng)阻力和重力相等時向下做勻速運(yùn)動。

則位移先增加得越來越快，后增加得越來越慢，然后均勻增加，選項A錯誤；

BC,重力勢能fp="7g∕z

其隨高度下降均勻減小，隨時間的變化規(guī)律應(yīng)與位移隨時間變化規(guī)律相關(guān)，先減小得越來越快，然后減小得越來越

慢，最后均勻減小，選項BC錯誤；

D.機(jī)械能E=E涉

開始時阻力先慢慢增大，開傘后阻力瞬間變大，最后運(yùn)動員勻速運(yùn)動，阻力不變，根據(jù)y的變化規(guī)律可知選項D正

確。故選D。

3.C

【解析】小球受兩個力的作用，重力G與恒力凡兩兩個力合成為一個，視為“等效重力"，由于有且僅有C點速度

最大，即動能最大，則"等效重力勢能最小"過C點作圓的切線，即為"等效重力場”的水平面，則“等效重力”與水平

面垂直，由圓中的幾何關(guān)系，得"等效重力"沿OC方向，恰為豎直方向，說明F與G同為豎直方向，與R/平行，故

C正確，ABD錯誤。故選C。

4.ABC

【解析】

ABC.小物塊在尸作用下沿斜面上滑過程，由動能定理有

.八12

Fx-TngXSinθ-Ekt--τm?

2

整理得&二仍-mgsinO)x+?∕nv0

由圖像可得

產(chǎn)一Wgsine=K=M=5,g∕m√=2

小物塊在尸作用下沿斜面上滑過程，重力勢能為"=,〃gSinOx

由圖像可得mgsin，=勺=5

聯(lián)立解得。=30,F=ION,%=2m∕s

所以ABC正確;

D.若fo時刻撤去拉力R物塊再沿斜面上滑，由動能定理可得〃?g?√sin3()=4

解得/=1.6m

所以物塊再沿斜面上滑的最大距離為1.6m,則D錯誤；故選ABC。

5.AD

【解析】AB.球的受力如圖所示

設(shè)板間夾角為β,此角不變，故N、F的夾角不變，根據(jù)正弦定理有

mgFOQFoP

sinβSineSina

LSineLSina

可得/=麗3'％=礪'監(jiān)

現(xiàn)將木板繞。點逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)直至OP邊豎直，則此過程中ɑ角減小,由于a角先大于90。，后小于90。，F(xiàn)OP先

增大后減??；B增大最后增大到90。，故尸增大，故A正確，B錯誤;

C.OP與速度方向夾角一直是銳角，故做正功，故C錯誤;

D.球的重心先升高，后降低，球的重力勢能先增大后減小，故D正確。故選AD0

6.AD

【解析】設(shè)彈簧原長為L，管與水平面的夾角為6,彈簧的形變量為X,彈簧的勁度系數(shù)為鼠

A.彈簧對小球的彈力4=mg?sinθ

可知。增大，彈力增大，故A正確;

B.壓力大小為7=mg?cosO

可知e增大，壓力增大，故B錯誤；

CD.根據(jù)

kx-mg-sinθ

Ep=mg{L-x)smθ

聯(lián)立得功=玖?(L_幽鐘2萬山@

k

根據(jù)數(shù)學(xué)知識可得，隨著。增大，小球的重力勢能可能先增大后減小，故C錯誤，D正確。故選AD。

7.C

【解析】A.根據(jù)該"勢能"的表達(dá)式"L-g，//

可知，距離y軸越遠(yuǎn)，勢能越小，當(dāng)小水滴從)，軸向外運(yùn)動的過程中，對應(yīng)的"力"一定做正功，因此"力”的方向背

離0點向外，A錯誤；

B.該"勢能”的表達(dá)式類比于彈簧彈性勢能的表達(dá)式弓=；h°

彈簧離平衡位置越遠(yuǎn)，彈力越大，因此該"勢能"對應(yīng)的"力"的大小隨X的增加而增大，B錯誤；

C.該表達(dá)式中，當(dāng)X取0時，勢能為零，因此選取了y軸處"勢能"為零，C正確；

D.由于整個水面勢能相等，在。點處勢能為零，則一個小水滴在該水面上任何位置重力勢能與該"勢能"的和均為

零，即mgy-?mω2x2=0

2

整理可得y=hV

2g

因此穩(wěn)定時，桶中水面的縱截面為拋物線的一部分，D錯誤。故選C。

8.(1)9mgsinθ；(2)0.75J或3J

【解析】(1)設(shè)物塊在時間，內(nèi)從A到B,則從B返回A的時間為2f,f和2/時間內(nèi)的加速度大小分別為al,a2,

由于f與2f內(nèi)的位移大小相等方向相反，則有

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