2024-2025學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律4重力勢能課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE4重力勢能時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．下列說法中正確的是(D)A．地面上的物體重力勢能肯定為零B．質(zhì)量大的物體重力勢能肯定大C．不同的物體離地面最高的物體其重力勢能最大D．離地面有肯定高度的物體其重力勢能可能為零解析：重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān)．在參考平面上，任何物體的重力勢能均為零．2．關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是(B)A．有A、B兩個(gè)物體，相對于同一參考平面，A物體所處的高度是B物體的2倍，則A物體的重力勢能的數(shù)值肯定是B物體的2倍B．從同一高度將某一物體以相同的速度豎直上拋和平拋，從拋出到落地，物體重力勢能的改變是相同的C．有一物體從樓頂落到地面，假如受到空氣阻力作用，那么物體重力勢能的削減量小于物體自由下落時(shí)重力勢能的削減量D．重力做功多少，不僅與物體運(yùn)動的高度有關(guān)，還與物體運(yùn)動的路徑有關(guān)解析：由Ep＝mgh可知，只有當(dāng)mA＝mB時(shí)，A物體的重力勢能的數(shù)值才是B物體的2倍，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力做功與路徑無關(guān)，僅由初、末位置的高度差確定，而且重力做的功等于重力勢能的削減量，與物體是否受其他外力無關(guān)，故選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤．3．運(yùn)動員跳傘將經(jīng)驗(yàn)加速下降和減速下降兩個(gè)過程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過程中，下列說法正確的是(A)A．阻力對系統(tǒng)始終做負(fù)功B．系統(tǒng)受到的合外力始終向下C．加速下降時(shí)，重力做功大于系統(tǒng)重力勢能的削減量D．隨意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等解析：下降過程中，阻力始終與運(yùn)動方向相反，做負(fù)功，A對；加速下降時(shí)合力向下，減速下降時(shí)合力向上，B錯(cuò)；下降時(shí)重力做功等于重力勢能的削減量，C錯(cuò)；由于隨意相等的時(shí)間內(nèi)下落的位移不等，所以，隨意相等時(shí)間內(nèi)重力做的功不等，D錯(cuò)，故選A.4．一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的小球，從5m高處自由下落，著地后反彈起1m，取地面為參考平面，g取10m/s2，則(C)A．初、末位置物體的重力勢能分別為25J和－5JB．在下落和反彈過程中重力做功分別為25J和5JC．由初位置到末位置重力做功20JD．重力做的功等于末位置重力勢能減初位置的重力勢能解析：初位置重力勢能：Ep1＝mgh1＝25J，末位置重力勢能：Ep2＝mgh2＝5J．下落和反彈過程重力做功：W下＝mgh1＝25J，W上＝－mgh2＝－5J，整個(gè)過程重力做功WG＝mg(h1－h(huán)2)＝20J，所以選項(xiàng)C正確．5．一根質(zhì)量為m、長為L的勻稱鏈條一半放在光滑的水平桌面上，另一半懸在桌邊，桌面足夠高，如圖a所示．若將一個(gè)質(zhì)量為m的小球分別拴在鏈條左端和右端，如圖b、c所示．約束鏈條的擋板光滑，三種狀況均由靜止釋放鏈條，當(dāng)整根鏈條剛離開桌面時(shí)，關(guān)于它們的重力勢能的改變，下列推斷中正確的是(B)A．ΔEpa＝ΔEpb＝ΔEpc B．ΔEpa＝ΔEpb<ΔEpcC．ΔEpa<ΔEpb＝ΔEpc D．ΔEpa<ΔEpb<ΔEpc解析：將圖a中鏈條分為等長兩部分，減小的重力勢能共為ΔEpa＝eq\f(1,2)mg×eq\f(L,2)＋eq\f(1,2)mg×eq\f(L,4)＝eq\f(3,8)mgL.將圖b中系統(tǒng)分為球與兩段等長鏈條三部分，由于球的重心高度不變，故系統(tǒng)削減的重力勢能與圖a中相同．在圖c中仍分為球與兩段等長鏈條三部分，鏈條的重力勢能改變與前兩圖中相同，系統(tǒng)削減的重力勢能等于鏈條與小球削減的重力勢能之和，故系統(tǒng)削減的重力勢能共為ΔEpc＝eq\f(3,8)mgL＋mg×eq\f(L,2)＝eq\f(7,8)mg，故B正確．二、多項(xiàng)選擇題6．大型拱橋的拱高為h，弧長為L，如圖所示，質(zhì)量為m的汽車在以不變的速率v由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，以下說法中正確的是(BD)A．由A到B的過程中，汽車的重力勢能不變，重力始終不做功B．整個(gè)過程，汽車的重力勢能的改變量為零，重力做的總功等于零C．汽車的重力勢能先增大后減小，總的改變量為零，重力先做正功，后做負(fù)功，總功為零D．汽車的重力勢能先增大后減小，上坡時(shí)重力做負(fù)功，下坡時(shí)重力做正功，總功為零解析：因?yàn)锳、B在同一高度上，汽車在運(yùn)動過程中，位置先上升后降低，所以重力先做負(fù)功，后做正功，總功為零；重力勢能先增大后減小，總的改變量等于零．7．關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是(CD)A．重力勢能是物體單獨(dú)具有的B．重力勢能有負(fù)值，因而是矢量C．重力勢能是相對的，而重力勢能的改變量是肯定的D．將一個(gè)物體由A處移至B處，重力做正功，削減的重力勢能與運(yùn)動路徑無關(guān)解析：重力勢能是物體和地球所組成的系統(tǒng)共有的，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力勢能的負(fù)值表示大小并不表示方向，重力勢能是標(biāo)量而不是矢量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān)，是相對的，而重力勢能的改變量取決于重力做功，與參考平面的選取無關(guān)，是肯定的，選項(xiàng)C正確；重力做正功時(shí)，重力勢能削減，其削減的值取決于重力做功的多少，與運(yùn)動路徑無關(guān)，選項(xiàng)D正確．8．有關(guān)重力勢能的改變，下列說法中正確的是(ABC)A．物體受拉力和重力作用向上運(yùn)動，拉力做功是1J，但物體重力勢能的增加量有可能不是1JB．從同一高度將某一物體以相同的速率平拋或斜拋，落到地面上時(shí)，物體重力勢能的改變是相同的C．從同一高度落下的物體到達(dá)地面，考慮空氣阻力和不考慮空氣阻力的狀況下重力勢能的削減量是相同的D．物體運(yùn)動中重力做功是－1J，但物體重力勢能的增加量不是1J解析：重力做功與經(jīng)過的路徑無關(guān)，與是否受其他力無關(guān)，只取決于始末位置的高度差，再依據(jù)重力做功等于重力勢能的削減量可知B、C正確，D錯(cuò)誤．對于A選項(xiàng)，當(dāng)物體加速運(yùn)動時(shí)克服重力做功少于1J，重力勢能增加量少于1J；物體減速運(yùn)動時(shí)，克服重力做功即重力勢能增加量大于1J；只有物體勻速向上運(yùn)動時(shí)，克服重力做功即重力勢能增加量才是1J，A正確．三、非選擇題9．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)，將懸線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個(gè)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(shí)會以D為圓心做圓周運(yùn)動，并經(jīng)過C點(diǎn)，若已知OD＝eq\f(2,3)l，則小球由A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中，重力勢能削減了多少？重力做功為多少？解析：從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，小球下落h＝eq\f(1,3)l，故重力做功WG＝mgh＝eq\f(1,3)mgl，重力勢能的改變量ΔEp＝－WG＝－eq\f(1,3)mgl負(fù)號表示小球的重力勢能削減了．答案：eq\f(1,3)mgleq\f(1,3)mgl10．如圖所示，一質(zhì)量為M、半徑為R的實(shí)心鐵球P(質(zhì)量分布勻稱)放在水平地面上，現(xiàn)將球P挖去一半徑為eq\f(R,2)的小球Q，挖去后的空穴與原球面相切于最低點(diǎn)．重力加速度大小為g，以地面為參考平面．求挖去球Q后的鐵球的重力勢能．解析：依據(jù)m＝ρV＝ρeq\f(4,3)πr3知，挖去部分的半徑是球半徑的一半，則質(zhì)量是球體質(zhì)量的eq\f(1,8)，所以挖去部分的質(zhì)量為M′＝eq\f(1,8)M.沒挖之前，球體的重力勢能Ep1＝MgR，挖去部分的重力勢能Ep2＝M′geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)R))＝eq\f(1,8)M·eq\f(1,2)gR＝eq\f(1,16)MgR，所以挖去空穴后的鐵球相對水平地面的重力勢能Ep＝Ep1－Ep2＝MgR－eq\f(1,16)MgR＝eq\f(15,16)MgR.答案：eq\f(15,16)MgR11．如圖所示，一條鐵鏈長為2m，質(zhì)量為10kg，放在水平地面上，拿住一端提起鐵鏈直到鐵鏈全部離開地面的瞬間，物體克服重力做功為多少？物體的重力勢能改變了多少？解析：鐵鏈從初狀態(tài)到末狀態(tài)，它的重心位置提高了h＝eq\f(l,2)，因而物體克服重力所做的功為W＝eq\f(1,2)mgl＝eq\f(1,2)×10×9.8×2J＝98J，鐵