人教版高中物理必修二检测：课时训练16重力势能 Word版含答案

课时训练16 重力势能

题组一 对重力势能的理解

1.(多选)下列关于重力势能的说法正确的是( )

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.重力势能的大小是相对的

C.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功 D.在地面上的物体,它的重力势能一定等于零

解析:重力势能是由于地球和物体相互作用凭相对位置所具有的能,是地球和物体组成的系统所共有的,所以选项A正确。重力势能的大小没有绝对的数值,零势能面的选取不同,物体的重力势能也不同,所以说重力势能的大小是相对于零势能面而言的,选项B正确。重力势能等于零的物体仅能说明物体在零势能面上,完全可能对零势能面以下的物体做功,所以选项C错误。在地面上的物体,只要零势能面不选在地面上,它的重力势能一定不等于零,所以选项D错误。 答案:AB

2.关于重力势能,下列说法中正确的是( )

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.物体与参考平面的距离越大,它的重力势能也越大

C.一个物体的重力势能从-5 J变化到-3 J,重力势能变小了 D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功

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,选项A错误。物体在参考平面以上,距参考平面的距离越大,重力势能越大,物体在参考平面以下,距参考平面的距离越大,重力势能越小,选项B错误。重力势能中的正、负号表示大小,-5 J的重力势能小于-3 J的重力势能,选项C错误。重力做的功量度了重力势能的变化,选项D正确。 答案:D

3.下列关于重力势能的说法中,正确的是( ) A.有A、B两个物体,A的高度是B的高度的2倍,那么物体A的重力势能的数值一定是物体B重力势能数值的2倍

B.从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛,从抛出到落地过程中,物体重力势能的变化是相同的

C.有一物体从顶楼落到地面,如果受到空气阻力,物体重力势能的减少量小于自由下落时重力势能的减少量

D.重力做功时,不仅与物体运动的高度有关,还与物体运动的路径有关

解析:由Ep=mgh可知,只有mA=mB时,A的重力势能才是B的重力势能的2倍,故A选项错误;重力做功与路径无关,仅由初末位置的高度差决定,而且重力做的功等于重力势能的减少量,与物体是否受其他外力无关,故C、D选项错误,B选项正确。 答案:B

题组二 重力做功与重力势能变化的关系

4.(多选)关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是( ) A.重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少 B.物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加 C.地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值

D.重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面的选取无关

解析:重力做正功,物体的重力势能减少,重力做多少功,重力势能就减少多少,A对,同理B对。物体的重力势能大小除与其质量有关外,还与物体所处的高度有关,在不同高度(零势面确定),同一物体的重力势能不同,C错。重力做功的特点是重力做功多少只与初末位置的高度差有关,与参考平面的选取无关,而重力势能的变化等于重力做的功,故D对。 答案:ABD

5.如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下,经过水平面BC 后,再滚上另一斜面,当它到达处时,速度减为零,则整个过程中,重力做功为( ) A. B.mgh C.mgh D.0

解析:根据重力做功与路径无关的特点,W=mg(h1-h2)=,B项正确。 答案:B

6.如图所示,ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道,A、P、B三点位于同一水平面上,C和D分别为两轨道的最低点。将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速释放,则( )

A.沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值 B.两小球到达C点和D点时,重力做功相等 C.两小球到达C点和D点时,重力势能相等

D.两小球刚开始从A和B两处无初速释放时,重力势能相等

解析:不管选哪一点为零势能点,A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等,所以重力势能相等。两小球到达C点和D点时,重力势能不相等。重力势能Ep=mgh,具有相对性,如果选A、P、B三点在零势能参考面上,则两小球在运动过程中的重力势能恒为负值;如果选C点在零势能参考面上,则两小球在运动过程中的重力势能恒为正值。另外,重力做功跟路径无关,只取决于物体在初始和终末两点在竖直方向的高度差,两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度不等,所以,重力做功不相等。 答案:D

7.(多选)物体在运动过程中,克服重力做功50 J,则( ) A.重力做功50 J

B.物体的重力势能一定增加50 J

C.物体若做加速运动,则重力势能增加一定大于50 J D.重力对物体做功-50 J

解析:克服重力做功50 J,即重力做-50 J的功,A错误,D正确;重力做负功,重力势能增加50 J,B正确;重力做功与运动状态无关,C错误。 答案:BD

8.盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N,长1 m,从甲端缓慢提至乙端恰好离地时需做功10 J。如果改从乙端缓慢提至甲端恰好离地要做多少功?(g取10 m/s2)

解析:设绳子的重心离乙端距离为x,则当乙端刚离开地面时有mgx=10 J,可得x= m。

则绳子的重心离甲端为 m,可知从乙端缓慢提至甲端恰好离地要做功

W=mg(1 m-x)=mg· m=20 J。 答案:20 J

(建议用时:30分钟)

1.下列说法中正确的是( )

A.在地平面以下的物体重力势能一定为负值 B.质量大的物体重力势能一定大

C.不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大 D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零

解析:重力势能的大小与零势能面的选取有关,所以在地面以下的物体的重力势能也不一定为零,A项错误;而离地面有一定高度的物体的重力势能也可能为零,D项正确;由Ep=mgh知,B、C项错误。 答案:D

2.关于重力做功和重力势能,下列说法正确的是( ) A.重力做功与物体运动的路径有关

B.重力对物体做负功时,物体的重力势能一定减少 C.重力势能为负值说明物体在零势能面以下 D.重力势能的变化量与零势能面的选取有关

解析:重力做功与路径无关,只与初、末位置有关,故A错误;当重力对物体做负功时,物体克服重力做功,物体上升,重力势能一定增加,故B错误;重力势能为负值说明物体在零势能面以下,故C正确;重力势能具有相对性,重力势能的大小与零势能面的选取有关,但是重力势能的变化量仅仅与重力做功的多少有关,与零势能面的选取无关,故D错误。 答案:C 3.

图中虚线是一跳水运动员在跳水过程中其重心运动的轨迹,则从起跳至入水的过程中,该运动员的重力势能( ) A.一直减小 B.一直增大 C.先增大后减小 D.先减小后增大

解析:运动员的重心高度先增大后减小,所以其重力势能Ep=mgh也先增大后减小,C项正确。 答案:C

4.如图所示,在离地面高为H的地方将质量为m的小球以初速度v0竖直上抛,取抛出位置所在

的水平面为参考平面,则小球在最高点和落地处重力势能分别为 ( ) A.mg(+H),0 B.,-mgH C.,mgH D.,mgH+

解析:小球相对抛出点上升的最大高度h=,故小球在最高点的重力势能为mg·,小球在落地点的重力势能为-mgH,故B正确。 答案:B

5.如图所示,某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光滑的,轨道3是粗糙的,则( ) A.沿轨道1滑下重力做的功多 B.沿轨道2滑下重力做的功多 C.沿轨道3滑下重力做的功多

D.沿三条轨道滑下重力做的功一样多

解析:物体重力所做的功只与物体初末位置的高度差有关,与路径无关,故正确选项为D。 答案:D 6.

如图所示,运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( ) A.阻力对系统始终做负功 B.系统受到的合外力始终向下

C.加速下降时,重力做功大于系统重力势能的减小量 D.任意相等的时间内重力做的功相等

解析:下降过程中,阻力始终与运动方向相反,做负功,A对;加速下降时合力向下,减速下降时合力向上,B错;下降时重力做功等于重力势能减少,C错;由于任意相等的时间内下落的位移不等,所以,任意相等时间内重力做的功不等,D错。 答案:A 7.

如图所示,将横截面积为S的玻璃管弯成如图所示的连通器,放在水平桌面上,左、右管处在竖直状态,先关闭阀门K,往左、右管中分别注入高度为h1和h2、密度为ρ的液体。从打开阀门K,直到液体静止,液体的重力势能减少量为( ) A.ρgS(h2-h1) B.ρgS(h2-h1)2 C.ρgS(h2-h1)2 D.ρgS(h2-h1)