人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 8.2 重力勢能 練習(xí)（解析版）

重力勢能練習(xí)一、單選題關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是(????)A.物體的位置一旦確定，它的重力勢能的大小也隨之確定B.物體與參考平面的距離越大，它的重力勢能也越大C.一個物體的重力勢能從-5?J變化到D.重力勢能的減少量等于重力對物體做的功【答案】D【解析】【分析】本題主要考查對重力勢能的概念的理解，重力勢能的大小由地球和地面上的物體的相對位置決定。同時要知道重力勢能的大小與零勢能的選取有關(guān)，但重力勢能的變化與零勢能的選取無關(guān)?！窘獯稹緼.物體的重力勢能與參考平面的選取有關(guān)，同一物體在同一位置時，相對不同參考平面的重力勢能不同，AB.當(dāng)物體在參考平面以上時，距參考平面的距離越大，重力勢能越大，當(dāng)物體在參考平面以下時，距參考平面的距離越大，重力勢能越小，B錯誤；C.重力勢能是標(biāo)量，-5?J的重力勢能小于-3?D.重力做的功可以量度重力勢能的變化，D正確．宋代詩人蘇軾的名句“會挽雕弓如滿月，西北望，射天狼”中蘊(yùn)含了一些物理知識，關(guān)于拉弓過程，下列說法正確的是(????)A.弓的彈性形變越大，彈性勢能就越大B.弓的彈性形變越大，彈性勢能就越小C.人對弓的作用力越大，弓的彈性形變越小D.人對弓的作用力越大，彈性勢能就越小【答案】A【解析】解：AB、彈性勢能的大小與彈簧的形變量有關(guān)，則弓的彈性形變越大，彈性勢能就越大，故A正確，B錯誤。CD、根據(jù)胡克定律，人對弓的作用力越大，弓的彈性形變越大，彈性勢能就越大，故CD錯誤。故選：A。根據(jù)胡克定律確定彈性形變量的大??；明確彈性勢能的定義以及功能關(guān)系，根據(jù)功能關(guān)系分析弓的彈性勢能大小。本題考查彈性勢能以及胡克定律的基本內(nèi)容，知道形變量越大，彈性勢能就越大。運(yùn)動員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個過程，將人和傘看成一個系統(tǒng)，在這兩個過程中，下列說法正確的是(????)A.阻力對系統(tǒng)始終做負(fù)功B.系統(tǒng)受到的合力始終向下C.加速下降時，重力做的功大于系統(tǒng)重力勢能的減少量D.任意相等的時間內(nèi)重力做的功相等【答案】A【解析】【分析】當(dāng)力和位移的夾角為銳角時，力對物體做正功，當(dāng)力和位移的夾角為鈍角時，力對物體做負(fù)功，根據(jù)人的運(yùn)動狀態(tài)可以確定人的受力的情況，從而可以分析力做功的情況。本題考查的是學(xué)生對功的理解，根據(jù)功的定義可以分析做功的情況?！窘獯稹緼.下降過程中，阻力始終與運(yùn)動方向相反，阻力始終做負(fù)功，AB.加速下降時合力向下，減速下降時合力向上，B錯誤；C.下降時重力做的功等于重力勢能的減少量，C錯誤；D.由于任意相等的時間內(nèi)下落的位移不相等，所以任意相等時間內(nèi)重力做的功不相等，D錯誤．地面上豎直放置一根勁度系數(shù)為k、原長為l0的輕彈簧，在其正上方有一質(zhì)量為m的小球從h高處自由下落到輕彈簧上，彈簧被壓縮，則小球速度最大時重力勢能為(以地面為參考平面，重力加速度為g)(????)A.mgl0-mgk B.【答案】A【解析】【分析】先由牛頓第二定律判斷出速度最大時的彈簧的狀態(tài)，從而求出小球下降的距離，得出小球到地面的高度，即可求出小球的重力勢能。本題的關(guān)鍵是找出什么位置小球的速度最大，理解重力勢能的意義?！窘獯稹啃∏蜃杂上侣涞脚c彈簧接觸時，先做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度等于零時，其速度達(dá)到最大，此時彈簧被壓縮x長度，則有mg=kx，得x=

mgk，以地面為參考平面，小球所處的高度H=l0-如圖所示，靜止的物體沿不同的光滑軌道由同一位置滑到水平桌面上，軌道距桌面高度為H，桌面距地面高度為h，物體質(zhì)量為m，重力加速度為g，則以下說法正確的是(????)A.物體沿豎直軌道下滑到桌面上，重力勢能減少最少B.物體沿曲線軌道下滑到桌面上，重力勢能減少最多C.以桌面為參考平面，物體重力勢能減少mgHD.以地面為參考平面，物體重力勢能減少mg【答案】C【解析】【分析】重力做功與路徑無關(guān)，由初末位置的高度差有關(guān)，重力勢能的大小與零勢能平面的選取有關(guān)，但重力勢能的變化量與零勢能平面的選取無關(guān)。解決本題的關(guān)鍵知道重力做功的特點(diǎn)，以及知道重力做功與重力勢能的變化關(guān)系。【解答】重力做功與路徑無關(guān)，所以無論沿哪條軌道下滑，重力做功都相同，重力做功W=mgH，再由W=-ΔE

?p，所以Δ如圖所示，輕彈簧下端系一重物，O點(diǎn)為其平衡位置(即重力和彈簧彈力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A點(diǎn)，彈力做功為W1，第二次把它拉到B點(diǎn)后再讓其回到A點(diǎn)，彈力做功為W2，則這兩次彈力做功的關(guān)系為A.WB.WC.WD.W【答案】D【解析】【分析】彈性勢能與彈簧的行變量有關(guān)，彈簧彈力做的功等于彈性勢能的減小量。解這類問題的關(guān)鍵要熟悉功能關(guān)系，也就是什么力做功量度什么能的變化，并能建立定量關(guān)系．同時我們要正確的對物體進(jìn)行受力分析，能夠求出某個力做的功。【解答】彈力做功的特點(diǎn)與重力做功一樣，不用考慮路徑，只看起始與終止位置，故D正確．一實心鐵球與一實心木球質(zhì)量相等，將它們放在同一水平地面上，下列說法正確的是A.鐵球的重力勢能大于木球的重力勢能B.鐵球的重力勢能等于木球的重力勢能C.鐵球的重力勢能小于木球的重力勢能D.上述三種情況都有可能【答案】C【解析】略如圖所示，重物A的質(zhì)量為m，置于水平地面上，一根輕質(zhì)彈簧原長為L，勁度系數(shù)為k，下端與重物A相連接．現(xiàn)將彈簧上端點(diǎn)P緩慢地豎直提起一段高度h，使重物A離開地面，這時重物A具有的重力勢能為(以地面為零勢能面，重力加速度為g)(????)A.mgh-mgC.mg(L【答案】A【解析】【分析】本題主要考查重力勢能，胡克定律，物塊剛A離開地面時，彈簧所受的彈力等于物塊的重力，根據(jù)胡克定律求出此時彈簧伸長的長度，根據(jù)幾何關(guān)系求出物塊上升的高度，再求物塊A具有的重力勢能．【解答】重物A剛離開地面時，彈簧所受的彈力等于重物A的重力，根據(jù)胡克定律得，彈簧伸長的長度為x=

Fk=

mgk，由彈簧上端點(diǎn)P緩慢地豎直向上提起的距離為h，可知重物A上升的高度H=h-x，以地面為零勢能面，這時重物A具有的重力勢能把一個均勻輕彈簧分成長度分別為l10、l20的兩個彈簧，它們的勁度系數(shù)分別為K1，K2，現(xiàn)將這兩個彈簧串聯(lián)，兩端用大小相等的力拉，使它們在彈性限度內(nèi)各自伸長一定長度，用E1，E2分表長度為l10、A.k2k1 B.k1【答案】B【解析】解：兩個彈簧串聯(lián)，彈簧的彈力大小相等，根據(jù)胡克定律F=kx得：長度為l10、根據(jù)E=12故選：B。兩個彈簧串聯(lián)，彈簧的彈力大小相等，根據(jù)胡克定律求出兩個彈簧伸長的長度之比，根據(jù)E=12對于兩個彈簧串聯(lián)，關(guān)鍵是抓住彈力大小相等，由胡克定律求得伸長量之比。小明同學(xué)身高1.80m，體重70kg，站立舉手達(dá)到的高度為2.20m。有一次摸高測試時，他彎曲雙腿下蹲使重心下降0.60m，然后用力蹬地起跳，起跳后能摸到的最大高度是2.60m，該同學(xué)在整個上升過程中克服重力所做的功約為(A.280J B.520J C.720J D.1820J【答案】C【解析】【分析】由題意可知上升過程上升的高度h，則克服重力所做的功為mgh。本題考查了重力的功，知道重力的功為mgh即可求解?！窘獯稹坑深}意知，該同學(xué)起跳過程上升的高度為h=0.6克服重力所做的功為mgh=700J，故ABD故選：C。二、填空題一個質(zhì)量為2kg的物體，位于離地面高1.5m處，比天花板低2.5m，以地面為參考平面時，物體的重力勢能等于______.以天花板為參考平面時，物體的重力勢能等于______.(【答案】15J

-【解析】解：取地面為重力勢能零勢面，位于離地面高1.5m處時，高度為hEp以天花板為零勢能位置時，物體的高度為h2Ep故答案為：15J，-25取地面為重力勢能零勢面，確定出物體離地面的高度h1，根據(jù)重力勢能的公式Ep=mgh本題是對重力勢能公式的直接考查，解決本題的關(guān)鍵知道重力勢能的大小與零勢能的選取有關(guān)，知道公式Ep=mg在地面附近一個質(zhì)量為5kg的物體，從零勢面以上8m處下落到零勢面以下2m處的過程中，重力勢能的最大值是______J，重力做功是______J.(g=10【答案】400

500【解析】解：在最高處時具有重力勢能最大值：EP下落過程重力做功：W=故答案為：400；

500．重力勢能的計算式為mgh，即高度最高處重力勢能最大，根據(jù)功的計算公式計算重力做功．本題比較簡單，直接考查了重力勢能和重力做功大小的計算，正確理解公式中物理量的含義是正確應(yīng)用公式的前提．將彈簧拉長或壓縮時，通過對彈簧做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。一根彈簧從原長被拉伸6?cm，拉力做功1.8?J，此時彈簧具有的彈性勢能為_________J。這根彈簧從原長被壓縮4?cm，彈力做功-0.8?J，這時彈簧具有的彈性勢能為【答案】1.8

0.8【解析】【分析】彈力做正功，彈性勢能減少，彈力做負(fù)功，彈性勢能增大。理解彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系是解題的關(guān)鍵?！窘獯稹恳桓鶑椈蓮脑L被拉伸6?cm，拉力做功1.8?J，此時彈簧具有的彈性勢能為這根彈簧從原長被壓縮4?cm，彈力做功-0.8?J故填：1.8

0.8如圖所示，處于自然長度的輕質(zhì)彈簧一端與墻接觸，另一端與置于光滑地面上的物體接觸，現(xiàn)在物體上施加一水平推力F，使物體緩慢壓縮彈簧，當(dāng)推力F做功100?J時，彈簧的彈力做功________?J，以彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零，則彈簧的彈性勢能為________?J．【答案】-【解析】【分析】物塊緩慢運(yùn)動可知物塊動能沒變，由動能定理解答；把彈簧和物塊看做一個系統(tǒng)，由功能關(guān)系可知彈簧的彈性勢能。本題主要考查的是動能定理和功能關(guān)系，主要是研究對象的選取?！窘獯稹恳晕飰K為研究對象，物塊緩慢運(yùn)動可知物塊動能沒變，故由動能定理知合外力做功為0，故彈簧彈力和推力做功之和為0，推力做功100J，故彈力做功-100J，把彈簧和物塊看做一個系統(tǒng)，外力做功100J，由功能關(guān)系可知系統(tǒng)能量增加100J，物塊機(jī)械能沒變，故可知彈簧的彈性勢能增加100J，彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零，則此時彈簧的彈性勢能為100故填：-100J

質(zhì)量為100g的球從1.8m的高處落到水平板上，又彈回到1.25m的高度，在整個過程中重力對小球做的功______J，球的重力勢能變化了______J．【答案】0.55

-【解析】【分析】由重力做功的公式WG本題考查重力做功與重力勢能的關(guān)系，在解題時一定要明確重力做功與路徑無關(guān)，只與初末狀態(tài)的高度差有關(guān)?！窘獯稹课矬w高度下降了h=1.8m-1.25=0.55m故答案為：0.55；-0.55如圖所示，兩個質(zhì)量分別為mA、mB的物體A、B用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連．A、B被外力F提在空中靜止，則彈簧的伸長量為__________.若B離地面的高度為h，撤去外力后，A、B下落，且B與地面碰撞后不反彈，則從撤去外力起到A速度達(dá)到最大的過程中，A的重力勢能改變量為__________．【答案】mBg【解析】【分析】胡克定律：F=kx，注意本題為胡克定律的應(yīng)用，原理很簡單，關(guān)鍵是分析好從初狀態(tài)到末狀態(tài)物體位置是如何變化的。【解答】B被提在空中靜止，則kx1=mBg，x1=mBgk.當(dāng)B離地高度為h時，A離地高度為h+x1+l=h+mBg故填：mBg三、計算題彈簧原長l0=15?cm，彈簧在拉力作用下緩慢伸長，當(dāng)彈簧伸長到長度為l1(1)彈簧的勁度系數(shù)k為多少？(2)在該過程中彈力做了多少功？(3)彈簧的彈性勢能如何變化？【答案】解：(1)k=

Fl=

(2)由于F=kl，作出由于在伸長過程中彈力F方向與位移方向相反，故彈力F在此過程中做負(fù)功，可得W=-

F2(

(3)ΔEp答：(1)彈簧的勁度系數(shù)k為8000?N(2)在該過程中彈力做功為-10?(3)彈簧的彈性勢能增加了10?J【解析】本題考查彈簧彈力做功和彈性勢能變化的關(guān)系。解題關(guān)鍵是計算彈力做功的時候，彈力是變力，可以使用平均值進(jìn)行計算。如圖所示，質(zhì)量為m的小球用一長為l的細(xì)線懸于O點(diǎn)，將細(xì)線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個向下的速度讓小球向下運(yùn)動，O點(diǎn)正下方D處有一釘子，小球運(yùn)動到B處時會以D為圓心做圓周運(yùn)動，并經(jīng)過C點(diǎn)．若已知OD=23l，重力加速度為g，則小球由A【答案】解：從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，小球下落高度h=

1故重力做功WG=mg重力勢能的變化量ΔEp=-負(fù)號表示小球的重力勢能減少了．答：重力勢能減少了13mgl；重力做功為

【解析】本題考查重力做功與重力勢能的關(guān)系，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，有多種表現(xiàn)形式：重力做功是重力勢能變化的量度。根據(jù)WG地面上有質(zhì)量m=100kg的物體，用起重機(jī)將它從靜止開始，豎直向上以4m/s2(1)該過程重力所做的功及物體重力勢能的變化量．(2)該過程起重機(jī)對物體所做的功及平均功率．【答案】解：(1)重力做功為：W重力勢能變化為：△(2)由牛頓第二定律：F-起重機(jī)拉力為：F=起重機(jī)做功為：W由h=代入數(shù)據(jù)解得：t平均功率為：P答：(1)該過程重力做功為-8000J，重力勢能的變化量為8000(2)起重機(jī)做功為1.12×104【解析】根據(jù)上升的高度求出重力做功的大小，從而得出重力勢能的變化量；根據(jù)牛頓第二定律求出拉力的大小，結(jié)合功的表達(dá)式求出拉力做功，根據(jù)位移時間求出運(yùn)動的時間，通過平均功率的公式求出平均功率的大?。绢}考查功和功率的基