2019-2020学年高中物理第七章机械能守恒定律第4节重力势能课时作业含解析 人教版必修 4页

第4节　重力势能 基础训练 ‎1.选择不同的水平面作为参考平面,物体在某一位置的重力势能和某一过程中重力势能的改变量(　D　)‎ A.都具有不同的数值 B.都具有相同的数值 C.前者具有相同数值,后者具有不同数值 D.前者具有不同数值,后者具有相同数值 解析:物体的重力势能与参考平面的选择有关,同一物体在同一位置相对不同的参考平面,重力势能的数值不同;物体重力势能的改变量跟参考平面无关。选项D正确。‎ ‎2.质量相等、密度均匀的正方体木块和正方体铁块平放在同一水平桌面上,相对于桌面而言,将两者的重力势能相比较(　A　)‎ A.木块重力势能大 B.铁块重力势能大 C.两者重力势能一样大 D.无法比较 解析:木块的重心较铁块高,故木块重力势能大。‎ ‎3.一棵树上有一个质量为‎0.3 kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A下落到地面上C点最后滚入沟底D处。A,B,C,D,E点所在平面之间竖直距离如图所示。以地面为零势能面,g取‎10 m/s2,则该苹果从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(　C　)‎ A.15.6‎‎ J和9 J B.9 J和-9 J C.15.6 J和-9 J D.15.6 J和-15.6 J 解析:以地面为零势能面,根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep=mgh=0.3×10×(-3.0)J=-9 J。从A落下到D的过程中重力势能的减少量ΔEp=mgΔh=0.3×10×(0.7+1.5+3.0)J=15.6 J,故选C。‎ ‎4.物体从某高处做自由落体运动,以地面为重力势能零势能面,下列所示图象中,能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(　B　)‎ 解析:设物体开始下落时的重力势能为Ep0,物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp=mgh,故物体下落高度h时的重力势能Ep=Ep0-ΔEp=Ep0-mgh,即Eph图象为倾斜直线,B正确。‎ ‎5.如图所示,某游客领着孩子游泰山时,孩子不小心将手中一质量为m的皮球滑落,球从A点滚到了山脚下的B点,高度标记如图所示,则下列说法正确的是(　D　)‎ 4‎ A.从A到B的曲线轨迹长度不知道,无法求出此过程重力做的功 B.从A到B过程中阻力大小不知道,无法求出此过程重力做的功 C.从A到B重力做功mg(H+h)‎ D.从A到B重力做功mgH 解析:重力做功与路径无关,与是否受其他力也无关,只与初、末位置有关,从A到B重力做功为WG=mgH,选项D正确,A,B,C错误。‎ ‎6.如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功(　C　)‎ A.都必须大于mgh B.都不一定大于mgh C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mgh D.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于mgh 解析:背越式过杆时,身体的重心有可能始终在杆的下方,此时运动员重力势能的增加量略小于mgh;跨越式过杆时运动员的重心必须在杆的上方,运动员的重力势能增加量必须大于mgh,故选C。‎ ‎7.在同一高度,把三个质量相同的球A,B,C分别以相等的速率竖直上抛、竖直下抛和平抛,它们都落到同一水平地面上。三个球在运动过程中,重力对它们做的功分别为WA,WB,WC,重力的平均功率分别为PA,PB,PC,则它们的大小关系为(　C　)‎ A.WA>WB=WC,PA>PB=PC B.WA=WB=WC,PA=PB=PC C.WA=WB=WC,PB>PC>PA D.WA>WB>WC,PA>PB>PC 解析:由重力做功特点知WA=WB=WC;从抛出到落地的时间,由运动学知识知tBPC>PA,故C正确。‎ ‎8.如图所示,质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落,桌面离地高度为h。若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是(　D　)‎ A.mgh,减少mg(H-h) ‎ B.mgh,增加mg(H+h)‎ 4‎ C.-mgh,增加mg(H-h) ‎ D.-mgh,减少mg(H+h)‎ 解析:以桌面为参考平面,落地时小球的重力势能为-mgh,即末状态的重力势能为-mgh,初状态的重力势能为mgH,重力势能的变化即为-mgh-mgH=-mg(H+h),重力势能减少了mg(H+h)。故选D。‎ 能力提升 ‎9.质量为m的物体放在水平地面上,物体上方连着一个轻弹簧,弹簧的原长为l,劲度系数为k。现用手拉弹簧上端的P点,从弹簧处于自然状态(原长)开始缓慢向上移动,直到物体离开地面一段距离,在这个过程中P点移动的位移是H,那么物体的重力势能增加量是(　C　)‎ A.mg(H+) B.mgH C.mg(H-) D.条件不足,不能确定 解析:P点移动位移H的过程中,弹簧伸长量为,则物体上升的高度为H-,则物体的重力势能增加量ΔEp=mg(H-)。故选C。‎ ‎10.幼儿园的小朋友在做滑梯游戏时,三个小朋友分别经图中A,B,C三条不同的路径从滑梯的顶端滑到底端。设三位小朋友的体重相同,则比较三者的下滑过程有(　D　)‎ A.到达底端的速率一定相同 B.克服摩擦力做功一定相等 C.沿路径C下滑时到达底端的速率最大 D.三条不同路径重力做的功一定相等 解析:由于不能确定三条路径滑梯与小朋友之间的摩擦力及路程,故无法比较克服摩擦力做功的大小,也就无法比较到达底端的速率,选项A,B,C错误;重力做功只与初末位置的高度差有关,与路径无关,选项D正确。‎ ‎11.(2018·浙江4月选考)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两点水平距离为‎16 m,竖直距离为‎2 m,A,B间绳长为‎20 m。质量为‎10 kg 4‎ 的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处。以A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)(　B　)‎ A.-1.2×103 J B.-7.5×102 J C.-6.0×102 J D.-2.0×102 J 解析:由图可知猴子到C点时重力势能最小,∠BCF=∠ECF=θ,由几何关系可得BC·sin θ+AC·sin θ=BD,解得sin θ=0.8,即θ=53°,又AD=‎2 m,则ED=AD·tan 53°= m,所以FE= m。由FC∶AD=FE∶ED得FC=‎5 m,所以AC高度差为‎7 m,再加上猴子自身高度,重心距套环约为‎0.5 m,故猴子重力势能最小约为Ep=-mgh=-750 J,B正确。‎ ‎12.如图所示,在水平地面上平铺着n块砖,每块砖的质量均为m,厚度均为h。如果工人将砖一块一块地叠放起来,那么工人至少做功(　B　)‎ A.n(n-1)mgh B.n(n-1)mgh C.n(n+1)mgh D.n(n+1)mgh 解析:把n块砖看做一个整体,其总质量是nm,以地面为零势能面,n块砖都平放在地上时,其重心都在高处,所以这n块砖的初始重力势能为Ep1=nmg;当n块砖叠放在一起时,其总高度为nh,其总的重心位置在处,所以末态重力势能为Ep2=n2mg,人做的功至少等于重力势能的增量,即W=ΔEp=Ep2-Ep1=n(n-1)mgh,选项B正确。‎ 4‎