2019-2020学年高中物理新人教版必修2同步训练(17)重力势能Word版含答案 7页

‎2019-2020 学年人教版物理必修 2 同步训练（ 17）重力势能 ‎1、升降机中有一质量为 m 的物体 ,当升降机以加速度 a 匀加速上升 h 高度时 ,物体增加的重力势能为 ( )‎ A. mgh B. mgh＋ mah C.mah D.mgh－ mah 2、如图所示 ,一个物体由静止开始 ,从 A 点出发分别经三个粗糙斜面下滑到同一水平 面上的 ‎C1、C2、C3 处。则下列说法正确的是 ( )‎ A. 物体到达 ‎C3 处重力做功最多 B. 物体到达 ‎C2 处重力做功最多 C. 物体到达 ‎C1 处重力做功最多 D. 物体到达 C1、C2、C3 处重力做功相等 ‎3、如图所示，物体 A 的质量大于 B 的质量，绳子的质量、绳与滑轮间的摩擦可不计， A、B 恰好处于平衡状态，如果将悬点 P 靠近 Q 少许使系统重新平衡，则 ( )‎ A. 物体 A 的重力势能增大 B. 物体 B 的重力势能增大 C. 绳的张力减小 D. P 处绳与竖直方向的夹角减小 ‎4、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 ‎h 的 D 点时 ,速度为 0,在这个过程中 ,重力做的功为 ( )‎ ‎4‎ mgh A.‎ ‎4‎ ‎3mgh B.‎ ‎4‎ ‎‎ C. mgh D.0‎ ‎5、质量为 m 的小物块，从离桌面高 h1 处由静止下落，桌面离地面高为 h2，如图所示。如果以桌面为零势能参考面， 那么小物块落地时的重力势能和整个过程中重力势能的变化分别 是( )‎ A. mgh2‎ ‎，减少 ‎mg(h1‎ ‎h2 )‎ ‎B. mgh2 ，增力 ‎mg( h1‎ ‎h2 )‎ C. mgh2 ，增加 ‎mg( h1‎ ‎h2 )‎ ‎D. mgh2‎ ‎，减少 ‎mg( h1‎ ‎h2 )‎ ‎6、棵苹果树上有一个质量为 0.3kg 的熟透了的苹果 P,该苹果从树上 A 先落到地面 C 最后滚入沟底 D 。已知 AC、 CD 的高度差分别为 2.2m 和 3m,以地面 C 为零势能面 , A、B、C、D、 E 之间竖直距离如图所示。算出该苹果从 A 落下到 D 的过程中重力势能的减少量和在 D 处的重力势能分别是 ( )‎ A.15.6J 和 9J B.9J 和-9J C.15.6J 和-9J D.15.6J 和-15.6J ‎7、关于重力做功和重力势能 ,下列说法中正确的是 ( )‎ A. 当重力做正功时 ,物体的重力势能可以不变 B. 当物体克服重力做功时 ,物体的重力势能一定减小C.重力势能的大小与零势能面的选取有关 D.重力势能为负值说明其方向与规定的正方向相反 ‎8、“跳一跳 ”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度 ,使其能跳到旁边平台上。如图所 示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹 ,其最高点离平台的高度为 h,水平速度为 v; 若质量为 m 的棋子在运动过程中可视为质点 ,只受重力作用 ,重力加速度为 g,则( )‎ A. 棋子从最高点落到平台上所需时间 ‎t 2h g B. 若棋子在最高点的速度 v 变大 ,则其落到平台上的时间变长C.棋子从最高点落到平台的过程中 ,重力势能增加 mgh D.棋子落到平台上时的速度大小为 2 gh ‎9、如图所示 ,一根绳的两端分别固定在两座猴山的 A、B 处, A、B 两点处在同一水平面上且 水平距离为 16m， A、B 间绳长为 20 m。质量为 10 kg 的猴子抓住套在绳上的滑环从 A 处滑到 B 处。以 A、B 两点所在水平面为参考平面 ,猴子在滑行过程中重力势能最小值约为 (绳处 于拉直状态 ,重力加速度为 g ‎2‎ ‎10m/s )( )‎ A. 0.2 102 J B.‎ ‎6.5 102 J C.‎ ‎5.0 102 J D.‎ ‎1.0 102 J ‎10、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 两处同时无初速度释放 ,以 C 点为零势能面 ,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 A. 两小球刚开始从 A 和 B 两处无初速度释放时 ,重力势能相等 ‎11、水上摩天轮耸立在蠡湖北岸 , 为无锡增添了一道风景 , 它架设 70 个轿厢 , 可同时容纳 384‎ 个人观光 , 如图所示 . 设摩天轮的半径为 R, 一质量为 m的游客乘摩天轮匀速旋转一圈所用时间为 T, 重力加速度为 g. 求 1. 摩天轮旋转的角速度大小 2. 从最低点到最高点 , 该游客重力势能的增加量 ‎3. 该游客在最高点时对轿厢的压力 ‎.‎ ‎12、质量为 m 的均匀链条长为 L,开始放在光滑水平桌面上时 ,有 1‎ ‎4‎ 链条滑离桌面 ,问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化了多少 的长度悬在桌边缘 ,松手后 ,‎ ‎?‎ 答案以及解析 1 答案及解析： 答案： A 解析：重力势能的增加量等于物体克服重力做的功 ,A 对,B、C、D 错。‎ 2 答案及解析： 答案： D 解析： 重力做功与路径无关 ,只与初末状态的高度差有关 ,由于三个斜面上对应的高度差相同 ,‎ 因此下滑过程中重力做功相同 ,故 A 、B 、C 错误 ,D 正确。‎ 3 答案及解析： 答案： A 解析：原来整个系统处于静止状态，绳的拉力等于 B 物体的重力， A 物体对滑轮的拉力等于 A 物体的重力。将绳一端由悬点 P 靠近 Q 少许，整个系统重新平衡后，绳的拉力 F 仍等于 B 物体的重力， A 物体对滑轮的拉力仍等于 A 物体的重力，都没有变化，即滑轮所受的 三个拉力都不变，则根据平衡条件可知，两绳之间的夹角也没有变化，则 θ角不变；由于PQ 之间的距离减小，所以滑轮将上升少许，物体 A 的高度升高， B 物体的高度下降。所以A 的重力势能增大， B 的重力势能减小。故 A 正确， BCD 错误。‎ 故选： A 。‎ 4 答案及解析： 答案： B 解析： A、D 间的高度差 ‎‎ h h 1 h 3 h ,则 重 力 做 功 W mg 3 h 3 mgh , 故 B 正确 。‎ ‎4 4 4 4‎ 5 答案及解析： 答案： D 解析：以桌面为参考平面，小物块落地时在桌面下方，所以小物块落地时的重力势能为 mgh2 。‎ 据重力做功与重力势能变化的关系得：‎ ‎W E p 小球下落的过程中 WG ‎mg(h1‎ ‎h2 )‎ 所以小球重力势能减少 ‎mg( h1‎ ‎h2 ) ；‎ 故选 D 。‎ 1 答案及解析： 答案： C 解析：以地面 C 为零势能面 ,根据重力势能的计算公式得 D 处的重力势能 Ep mgh 0.3 10 ( 3)J 9J ,从 A 落下到 D 的过程中重力势能的减少量 Ep mg h 0.3 10 (2.2 3)J 15.6J ,故 C 正确。‎ 2 答案及解析： 答案： C 解析：当重力做正功时 ,物体的重力势能减小 ,故 A 错误; 当物体克服重力做功时 ,物体的重力势能一定增加 ,故 B 错误 ;重力势能的大小与零势能面的选取有关 ,故 C 正确 ;重力势能为负值说明物体在零势能而以下 ,故 D 错误。‎ 3 答案及解析： 答案： A 解析： A 、从最高点到平台的过程可以看作是平抛运动，根据 ‎‎ h 1 gt 2 得： t ‎2‎ ‎‎ ‎2h ‎，故 A g 正确。‎ B、从最高点到平台过程为平抛运动，运动的时间由高度决定，与最高点的速度无关，故 B 错误。‎ C、棋子从最高点落到平台的过程中，下降的高度为 h，重力势能减小 mgh ，故 C 错误。‎ ‎1 2 1 2‎ D、根据动能定理得： mgh mv ' mv ，解得棋子落到平台上的速度大小为：‎ ‎2 2‎ v ' v2 2gh ，故 D 错误。‎ 故选： A 。‎ 4 答案及解析： 答案： B 解析： 由题意知 .重力势能最小的点在最低点， 在最低点 (重力势能最小 )时， 根据受力分析和平衡条件 .可知两侧绳子与水平方向的夹角相等 .两侧绳子长度均为 10m，又 A、B 两点水平 距离为 16 m, 则由几何关系可知最低点与参考平面的高度差为 ‎h 6m ,猴子的重心比最低点 大约低 ‎h 0.5m ，所以猴子在清行过程中重力势能的最小值约为 P E mg (h h) 6.5 102 J ，则选项 B 正确。‎ 1 答案及解析： 答案： AD 解析：不管选哪一点为零势能面 ,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 三点在零势能面上 ,则两球在运动过程中的重力势能恒为负值 ;如果选 C 点在零势能面上 ,则两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 ,只取决于物体在初末状态竖直方向的高度 ,两球从开始运动至到达 C 点和 D 点时竖直高度不等 ,所以重力做功 不相等。‎ 2 答案及解析：‎ 答案： 1. 2‎ T ‎2.E p 增=mgh=2mgR ‎4 2‎ ‎3. mg FN ‎m 2 R T ‎2‎ ‎2‎ FN mg ‎4m R T 由牛顿第三定律可知 ‎2‎ F 压= mg ‎4m R ‎2‎ T 解析：‎ 3 答案及解析：‎ 答案： 15 mgL ‎32‎ 解析：设桌面为零势能面 ,开始时链条的重力势能为 E1‎ ‎‎ ‎1 mg ‎‎ ‎1 L ,‎ 当链条刚脱离桌面时的重力势能为 ‎‎ E2 mg ‎4 8‎ ‎1 L ,‎ ‎2‎ 故重力势能的变化量为 ‎‎ E E2 E1‎ ‎15 mgL ,其中负号表示重力势能减少了。‎ ‎32‎