8.2 重力势能 试卷及答案.docx

8.2重力势能目录一.练经典一落实必备知识与关键能力1二.练新题一品立意深处所蕴含的核心价值1一.练经典一落实必备知识与关键能力1 .下列关于重力势能的说法正确的是（）A,物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从一5J变化到一3J,重力势能增加了D.地面上的物体的重力势能一定等于零2 .关于重力势能，下列说法正确的是（）A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的B,处在同一高度的物体，具有的重力势能相同C.重力势能是标量，不可能有正、负值D.浮在海面上的小船的重力势能一定为零3 .关于弹性势能，下列说法正确的是（）A.只要发生形变，物体就具有弹性势能B.某一弹簧的长度越长，其弹性势能就越大C.在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关D.弹簧的弹力做正功，其弹性势能增加4 .（2022山东学考）将质量为?，可视为质点的小球，从离地面力高处竖直向上抛出，最高点与地面间的距离为”，如图所示。取抛出点所在水平面为零势能参考平面，重力加速度大小为g。小球在最高点的重力势能为（）A.mghB.mgHC.mg（Hh）D.mg（H-h）5 .质量为加的足球在地面1位置被踢出后落到3位置，以下说法正确的是（）A,由1到3的过程中，足球的重力势能始终不变，重力始终不做功B,足球的重力势能先减小后增加，总的变化量为0；重力先做负功，后做正功，总功为零C.足球的重力势能先增大后减小，总的变化量为0；重力先做正功，后做负功，总功为零D.足球的重力势能先增大后减小，总的变化量为0；重力先做负功，后做正功，总功为零6 .如图所示，质量关系为如的三个小球分别沿三条不同的轨道1、2、3由离地高的A点滑到同一水平面上，轨道1、3是光滑的，轨道2是粗糙的，重力对小球做的功分别为卬卜W2、卬3,则下列判断正确的是（）A.W>W2=W3B.Wl=W3>W2C.W=W2=W3D.W>W2>W37 .（多选）如图所示，一个物体以速度W冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩至最短的过程中，以下说法正确的是（）A.弹簧的弹力大小与弹簧的压缩量成正比/W8 .物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等“口C.弹簧的弹力做正功，弹性势能增加D.弹簧的弹力做负功，弹性势能增加8.如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与水平轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回,弹簧始终处在弹性限度内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时，弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为（）A. 3.6 J、3.6 JC. 1.8J、-1.8 JB.-3.6J、3.6JD.一1.8J、1.8J9.如图所示，在水平面上平铺着块砖，每块砖的质量为加，厚度为从如果人工将砖一块一块地叠放起来,那么人至少做功（）A.n(n)nghB. -IMghC. n(n+l)tnghD. 1)rngh10 .如图所示，水平桌面距地面的高度为0.8m,一物体(可看成质点)质量为2kg,放在桌面上方0.4m的支架上，则：K10ms2)(1)以桌面为参考平面I计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；(2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量；(3)比较以上计算结果，说明什么问题？11 .在离地面80m处无初速度地释放一小球，小球质量为n=200g,不计空气阻力，g取10ms2,取释放点所在水平面为参考平面。求：(1)在第2s末小球的重力势能；(2)在第3s内重力所做的功和重力势能的变化。12 .在水平面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为a的木块相连，木块处于平衡状态；若在木块上再作用一个竖直向下的力尸，使木块缓慢向下移动，力尸做功用，此时木块再次处于平衡状态，如图所(1)在木块下移h的过程中重力势能的减少量;(2)在木块下移h的过程中弹性势能的增加量。二.练新题一品立意深处所蕴含的核心价值1 .(2022济南学考检测)如图所示，某同学玩蹦蹦杆，在某同学将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，某同学的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()A.重力势能减少，弹性势能增大B,重力势能增大，弹性势能减少C.重力势能减少，弹性势能减少D.重力势能不变，弹性势能增大2 .起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80m,质量70kg,他站立举臂，手指摸到的高度为2.10m。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2.55m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7s。不计空气阻力仪取Iom/s）该同学跳起后增加的重力势能最大值是（）A.1260JB.1470JC. 315JD.1785J3 .（多选）西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的乂一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙。已知孔桥的拱高为，A、8两点在同一水平面上。一游客在由A点运动到8点的过程中，以下说法正确的是（）甲乙A.游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功B.游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功C.游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功D.游客在整个运动过程中重力做功为零4 .（2022山东青岛检测）（多选）如图甲为一种儿童玩具不倒翁，其纵截面如图乙，底部是半球形，球心为O,顶点为凡“翁”静止时直立，用手推一下上部，“翁”倾斜，放手后来同摆动若干次后重新直立静止。下列判断正确的是（）A. “翁”的重心位于。点B. “翁”的重心位于。、P两点之间C.摆动中“翁”从直立变倾斜过程，重力势能增加D.摆动中“翁”从直立变倾斜过程，重力势能减少5.（2022,福州高一检测）如图所示，一质量为“、长度为/的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端。缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端?相距5。重力加速度大小为g。在此过程中，绳的重力势能增加（）/4/.p3MA.严g/B.nglC. mglD.Qmgl6.如图所示，质量相等的两木块中间连有一竖直弹簧，现用力尸缓慢向上提A,直到8恰好离开水平地面。开始时木块A静止在弹簧上面。设开始时弹簧的弹性势能为Ep,8刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为稣2,则关于弓1、的大小关系及弹性势能的变化AEp,下列说法中正确的是()A.EPl=EP2B.Epi>Ep2C.Fp>OD.AEpVO7.如图所示，吊车以亨的加速度将质量为小的物体匀减速地沿竖直方向提升高度小则：(重力加速度为g,不计空气阻力)(1)吊车钢索的拉力对物体做的功为多少？(2)重力做的功为多少？(3)物体的重力势能变化了多少？8.2重力势能目录一 .练经典一落实必备知识与关键能力1二 .练新题一品立意深处所蕴含的核心价值1一.练经典落实必备知识与关键能力1.下列关于重力势能的说法正确的是（）A,物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从一5J变化到一3J,重力势能增加了D.地面上的物体的重力势能一定等于零【答案】C【解析】：物体的重力势能与参考平面有关，同一物体在同一位置相对不同的参考平面的重力势能不同，A错误；物体在零势能面以上，距零势能面的距离越大，重力势能越大，物体在零势能面以下，距零势能面的距离越大，重力势能越小，B错误；重力势能中的正、负号表示大小，一5J的重力势能小于一3J的重力势能，C正确；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D错误。2.关于重力势能，下列说法正确的是（）A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的B.处在同一高度的物体，具有的重力势能相同C.重力势能是标量，不可能有正、负值D.浮在海面上的小船的重力势能一定为零【答案】A【解析】：重力势能具有系统性，重力势能是物体与地球共有的，故A正确；重力势能等于耳儿其中人是相对于参考平面的高度，参考平面不同，人不同，另外质量也不一定相同，故处在同一高度的物体，其重力势能不一定相同，B错误：重力势能是标量，但有正负，负号表示物体在参考平面的下方，故C错误；零势能面的选取是任意的，并不一定选择海平面为零势能面，故浮在海面上的小船的重力势能不一定为零，D错误。3.关于弹性势能，下列说法正确的是（）A.只要发生形变，物体就具有弹性势能B.某一弹簧的长度越长，其弹性势能就越大C,在弹性限度内，弹簧的弹性势能大小与弹簧形变量有关D.弹簧的弹力做正功，其弹性势能增加【解析只有发生弹性形变，物体才具有弹性势能，不是所有的形变都能使物体具有弹性势能，故A错误；弹簧的弹性势能与其弹性形变的大小有关，与其本身长度无必然联系，故B错误；在弹性限度内，弹性形变越大，弹性势能越大，故C正确；弹簧的弹力做正功，则弹簧的形变量减小，所以其弹性势能减小，故D错误。4.（2022山东学考）将质量为加，可视为质点的小球，从离地面高处竖直向上抛出，最高点与地面间的距离为“，如图所示。取抛出点所在水平面为零势能参考平面，重力加速度大小为g。小球在最高点的重力势能为（）A.mghB.ngHC.mg（H-h）D.Ing（H+h）【答案】C【解析】：由重力势能EP=mg/?,其中为此位置距零势能参考平面的距离，在本题中为（“一份，故EP=mg（H-h）f故C正确。5 .质量为?的足球在地面1位置被踢出后落到3位置，以下说法正确的是（）2A.由1到3的过程中，足球的重力势能始终不变，重力始终不做功B,足球的重力势能先减小后增加，总的变化量为0；重力先做负功，后做正功，总功为零C.足球的重力势能先增大后减小，总的变化量为0；重力先做正功，后做负功，总功为零D.足球的重力势能先增大后减小，总的变化量为0；重力先做负功，后做正功，总功为零【答案】D【解析】：前半阶段，足球向高处运动，重力势能增加，重力做负功；后半阶段，足球向低处运动，重力势能减小，重力做正功，D正确，A、B、C错误。6 .如图所示，质量关系为加AzAW3的三个小球分别沿三条不同的轨道1、2、3由离地高的A点滑到同一水平面上，轨道1、3是光滑的，轨道2是粗糙的，重力对小球做的功分别为叱、W2、M，则下列判断正确的是（）AB. W = W3>W2D. W>W2>W3A.W>W2=W,C.W=W2=W3【答案】D【解析】：重力做功W=/?相等，由于加1>加2>明，所以W1>W2>W3,故D正确。7 .（多选）如图所示，一个物体以速度W冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩至最短的过程中，以下说法正确的是（）A.弹簧的弹力大小与弹簧的压缩量成正比B.物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等C.弹簧的弹力做正功，弹性势能增加D.弹簧的弹力做负功，弹性势能增加【答案】ABD【解析】：由F="知，A正确；弹簧开始被压缩时弹力较小，发生相同的位移时弹力做的功较少，弹簧的压缩量变大时，物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功较多，故B正确；物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹性势能增加，故C错误，D正确。8 .如图甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与水平轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像，则弹簧的压缩量由8cm变为4cm时，弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为（）C. 1.8 J> -1.8 JB. -3.63.6 J1.8J【答案】C【解析工 RX图像中图线与X轴围成的面积表示弹力做的功,则W=×0.08×60J-×0.04×30J=1.8J,根据W=-AEp知，弹性势能的变化量为-1.8J,C正确。9 .如图所示，在水平面上平铺着块砖，每块砖的质量为加，厚度为从如果人工将破一块一块地叠放起来,B.1)叫/1D.即(+l)mgh【答案】B【解析】：取块砖的整体为研究对象，叠放起来后整体的重心距地面5/I,原来的重心距地面少人故有B正确。W=Wfe=Ep=ntngynhntng×h=p:(nV)mgh,10 .如图所示，水平桌面距地面的高度为0.8m,一物体(可看成质点)质量为2kg,放在桌面上方0.4m的支架上，M:S取10ms2)(1)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量;(2)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到地面过程中重力势能的减少量;(3)比较以上计算结果，说明什么问题？【答案】：(1)8J24J(2)24J24J(3)见解析【解析】：(1)以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度为加=04m,因而物体具有的重力势能为Ep=mghi=2×0×0.4J=8J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2=Ingh2=2×10×(0.8)J=一16J因此物体在此过程中的重力势能减少量为Ep=Ep-Ep2=8J-(-16)J=24Jo(2)以地面为参考平面，物体距参考平面的高度为,=(0.4÷0.8)m=1.2m,因而物体具有的重力势能为EpJ=Mg川'=2xl0xl.2J=24J物体落至地面时，物体的重力势能为Ep2'=0在此过程中，物体的重力势能减少量为AEj=EPJEP=24J-0=24Jo(3)通过上面的计算，说明重力势能是相对的，它的大小与参考平面的选取有关，而重力势能的变化量是绝对的，它与参考平面的选取无关。11 .在离地面80m处无初速度地释放一小球，小球质量为加=200g,不计空气阻力，10ms2,取释放点所在水平面为参考平面。求：(1)在第2s末小球的重力势能；(2)在第3s内重力所做的功和重力势能的变化。【答案】(1)-4OJ(2)50J重力势能减少了50J【解析】(1)以释放点所在水平面为参考平面，在第2s末小球所处的高度为=-r2=-1×10×22m=-20m重力势能Ep=200×10-3×10×(-20)J=-40JEpVO,说明小球在参考平面的下方。(2)在第3s末小球所处的高度为h,=t,2=1×10×32m=-45m第3s内重力做的功为W=mg(h-h,)=200×103×10×(-20+45)J=50J由重力做功与重力势能改变的关系可知，小球的重力势能减少了50J012 .在水平面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为阳的木块相连，木块处于平衡状态；若在木块上再作用一个竖直向下的力尸，使木块缓慢向下移动儿力尸做功Wi,此时木块再次处于平衡状态，如图所7Jo求：(1)在木块下移h的过程中重力势能的减少量；(2)在木块下移h的过程中弹性势能的增加量。【答案】：(Dmg力(2)Wi+【解析】：(1)根据重力做功与重力势能变化的关系有AEPM=Wg=nigh<.(2)根据弹力做功与弹性势能变化的关系有济增=-W用又因木块缓慢下移，力尸与重力Wg的合力与弹力等大、反向,所以WM=-(WI+做J)=-(WI+加皿)所以弹性势能增加量AEp增=W+，阳力。二.练新题一品立意深处所蕴含的核心价值1 .(2022济南学考检测)如图所示，某同学玩蹦蹦杆，在某同学将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，某同学的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()弹性势能增大 弹性势能减少 弹性势能减少 弹性势能增大FfeLA.重力势能减少,B.重力势能增大,C.重力势能减少,D.重力势能不变,【答案】A【解析工弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能减少，故A正确。2 .起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80m,质量70kg,他站立举臂，手指摸到的高度为2.10m。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2.55m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7s。不计空气阻力（g取IOm/s?）,该同学跳起后增加的重力势能最大值是（）B. 1 470JA.1260JC.315JD.1785J【答案】C【解析】：人的重心升高的高度为：AA=255m-2.10m=0.45m,故该同学跳起后增加的重力势能最大值是：Ep=70×10×0.45J=315JoC正确。3 .（多选）西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙。已知孔桥的拱高为九A、8两点在同一水平面上。一游客在由A点运动到8点的过程中，以下说法正确的是（）甲乙A.游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功B.游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功C.游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功D.游客在整个运动过程中重力做功为零【答案】AD【解析工游客由A到桥顶，重力做负功，重力势能增加，由桥顶到8,重力做正功，重力势能减小，整个过程游客的重力势能先增大后减小；由于A、8等高，则整个过程中重力做功为零，重力势能变化量为零，故A、D正确，B、C错误。4 .（2022山东青岛检测）（多选）如图甲为一种儿童玩具不倒翁，其纵截面如图乙，底部是半球形，球心为0,顶点为P。“翁”静止时直立，用手推一下上部，“翁”倾斜，放手后来回摆动若干次后重新直立静止。下列判断正确的是（）A. “翁”的重心位于。点B. “翁”的重心位于。、尸两点之间C.摆动中“翁”从直立变倾斜过程，重力势能增加D.摆动中“翁”从直立变倾斜过程，重力势能减少【答案】BC【解析】：假设“翁”的重心在。点，则倾斜后，支持力还是沿半径过球心，“翁”仍平衡，不会自动恢复直立，假设重心在。上方，“翁”倾斜后会倾倒，更不会自动直立，所以重心位于0、2连线上且在。点下方某处，故A错误，B正确；“翁”静止时重心位置最低，所以从直立变倾斜过程中，重力势能增加，故C正确，D错误。5.（2022福州高一检测）如图所示，一质量为?、长度为/的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端。缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距夕。重力加速度大小为g。在此过程中，绳的重力势能增加（）/？/.pMA.严g/B.inglC. JiglD.%gl【答案】A【解析工由题意可知，PM段细绳的重力势能不变，MQ段细绳的重心升高了本则重力势能增加屿=；ffig=mgL故A正确，B、CsD错误。6 .如图所示，质量相等的两木块中间连有一竖直弹簧，现用力/缓慢向上提4直到B恰好离开水平地面。开始时木块A静止在弹簧上面。设开始时弹簧的弹性势能为Epi,B刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为Ep2,则关于场卜与2的大小关系及弹性势能的变化AEp,下列说法中正确的是（）B. Epi>Ep2D. Ep<OA.EPI=EP2C.Ep>O【答案】A【解析】：设两木块的质量均为小，开始时弹簧形变量为有珈=?g，设8刚要离开地面时弹簧形变量为及，有kx2=mg,可知Xl=X2,所以EPI=EP2，AEp=O,A正确，B、C、D错误。7 .如图所示，吊车以I的加速度将质量为小的物体匀减速地沿竖直方向提升高度小则：(重力加速度为g,不计空气阻力)(1)吊车钢索的拉力对物体做的功为多少？(2)重力做的功为多少？(3)物体的重力势能变化了多少？【答案】：(痔侬？(2)mgh增加了，%g力【解析】：(1)设吊车钢索对物体的拉力为尸，物体的加速度a=多方向竖直向下由牛顿第二定律得mg-F=ma,缶3故F=mg-ma=zng»方向竖直向上，所以拉力做的功W=Fh=mgh.(2)物体被提升高度为九重力做的功WG=一但力。(3)由于AEp=-WG="吆介，故物体的重力势能增加了mgh。