2024-2025學年高中物理第7章機械能守恒定律第4節(jié)重力勢能課時分層訓練新人教版必修2

PAGEPAGE1第4節(jié)重力勢能課時分層訓練「基礎(chǔ)達標練」1．關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是()A．重力勢能的大小只由物體本身確定B．重力勢能恒大于零C．在地面上的物體，它具有的重力勢能肯定等于零D．重力勢能是物體和地球所共有的解析：選D依據(jù)Ep＝mgh知，重力勢能由物體所受的重力和它所處的高度共同確定，故A錯誤；重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的，故D正確；重力勢能是相對量，只有相對一個參考平面，重力勢能才有確定值，在地面上的物體，重力勢能不肯定為零，故C錯誤；重力勢能有正負，故B錯誤．2．沿著高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面將同一物體分別從底端拉到頂端，下列說法正確的是()A．沿坡度小的斜面運動時物體克服重力做功多B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多C．沿坡度小、粗糙程度大的斜面運動時物體克服重力做功多D．不管沿怎樣的斜面運動，物體克服重力做功相同，物體增加的重力勢能也相同解析：選D重力做功的特點是重力做功與物體的運動路徑無關(guān)，只與初、末狀態(tài)物體的高度差有關(guān)，不論是光滑路徑還是粗糙路徑，也不論是直線運動還是曲線運動，物體克服重力做多少功(重力做多少負功)，它的重力勢能必增加多少，故D正確，A、B、C錯誤．3．(2024·上杭考試)關(guān)于重力勢能與重力做功的下列說法中正確的是()A．物體克服重力做的功等于重力勢能的削減B．重力勢能等于零的物體，不行能對別的物體做功C．用手托住一個物體勻速上舉時，手的支持力做的功等于克服重力做的功與物體所增加的重力勢能之和D．在同一高度，將物體以初速v0向不同的方向拋出，從拋出到落地過程中，重力做的功相等，物體所削減的重力勢能肯定相等解析：選D物體克服重力做功，說明重力做負功，物體上升，故重力勢能增大，A錯誤；重力勢能具有相對性，重力勢能的大小與零勢能的選取有關(guān)，重力勢能等于零的物體，也可以對別的物體做功，B錯誤；用手托住一個物體勻速上舉時，支持力大小等于重力，所以手的支持力做的功等于克服重力做的功，C錯誤；在同一高度，將物體以初速v0向不同的方向拋出，從拋出到落地過程中，依據(jù)重力做功與路徑無關(guān)只與初末位置有關(guān)，得重力做的功相等，物體所削減的重力勢能肯定相等，D正確．4．(多選)有關(guān)重力勢能的改變，下列說法中正確的是()A．物體受拉力和重力作用向上運動，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，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．物體運動中重力做功是－1J，但物體重力勢能的增加量不是1J解析：選ABC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錯誤；對于A選項，當物體加速運動時克服重力做功少于1J，重力勢能增加量少于1J；物體減速運動時，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動時，克服重力做功即重力勢能增加量才是1J，A正確．5．如圖所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h.假如工人將磚一塊一塊地疊放起來，那么人至少做功()A．n(n－1)mgh B．eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D．eq\f(1,2)n(n＋1)mgh解析：選B取n塊磚的整體為探討對象，疊放起來后整體的重心距地面eq\f(1,2)nh，原來的重心距地面eq\f(1,2)h，故有W＝ΔEp＝nmg×eq\f(1,2)nh－nmg×eq\f(1,2)h＝eq\f(1,2)n(n－1)mgh，故選項B正確．6．利用超導材料和科學技術(shù)可以實現(xiàn)磁?。舸鸥×熊嚨馁|(zhì)量為2×104kg，因磁場間的相互作用而浮起的高度為10mm，則該過程中磁浮列車增加的重力勢能是(g取10m/sA．20J B．200JC．2.0×103J D．2.0×107J解析：選C列車浮起的高度為10mm，增加的重力勢能為ΔEp＝mgh＝2×104×10×10×10－3J＝2.0×103J，選項C正確．7．一根粗細勻稱的長直鐵棒重600N，平放在水平地面上．現(xiàn)將一端從地面抬高0.50m，而另一端仍在地面上，則()A．鐵棒的重力勢能增加了300JB．鐵棒的重力勢能增加了150JC．鐵棒的重力勢能增加量為0D．鐵棒重力勢能增加多少與參考平面選取有關(guān)，所以無法確定解析：選B鐵棒的重心上升的高度h＝0.25m，鐵棒增加的重力勢能等于克服重力做的功，與參考平面選取無關(guān)，即ΔEp＝mgh＝600×0.25J＝150J.8．在離地面80m處無初速度釋放一小球，小球質(zhì)量為m＝200g，不計空氣阻力，g取10m/s2，取最高點所在水平面為參考平面，求：(1)在第2s末小球的重力勢能；(2)在第3s內(nèi)重力所做的功和重力勢能的改變．解析：(1)在第2s末小球所處的高度h＝－eq\f(1,2)gt2＝－eq\f(1,2)×10×22m＝－20m.重力勢能Ep＝mgh＝0.2×10×(－20)J＝－40J.Ep<0說明小球在參考平面的下方．(2)在第3s末小球所處的高度h'＝－eq\f(1,2)gt′2＝－eq\f(1,2)×10×32m＝－45m.第3s內(nèi)重力做功W＝mg(h－h(huán)′)＝0.2×10×(－20＋45)J＝50J，即小球的重力勢能削減50J.答案：(1)－40J(2)50J削減50J「實力提升練」9．如圖所示，ACP和BDP是豎直平面內(nèi)兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，A、P、B三點位于同一水平面上，C和D分別為兩軌道的最低點，將兩個質(zhì)量相同的小球分別從A和B兩處同時無初速釋放，則()A．沿BDP光滑軌道運動的小球的重力勢能恒久為正值B．兩小球到達C點和D點時，重力做功相等C．兩小球到達C點和D點時，重力勢能相等D．兩小球剛起先從A和B兩處無初速釋放時，重力勢能相等解析：選D不管選哪一點為零勢能點，A點和B點相對零勢能面的豎直高度均相等，所以重力勢能相等，D正確；兩小球到C點和D點時，重力勢能不相等，C錯誤；重力勢能Ep＝mgh，具有相對性，假如選A、P、B三點在零勢能參考面上，則兩球在運動過程中的重力勢能恒為負值；假如選C點在零勢能參考面上，則兩球在運動過程中的重力勢能恒為正值，A錯誤；另外，重力做功跟路徑無關(guān)，只取決于物體在初始和終末兩點在豎直方向的高度差，兩球從起先運動到達C點和D點時豎直高度不相等，所以，重力做功不相等，B錯誤．10．物體從某高度處做自由落體運動，以地面為重力勢能零點，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢能Ep與下落高度h的關(guān)系的是()解析：選B設(shè)物體起先下落時的重力勢能為Ep0＝Ep0－Ep，物體下落高度h過程中重力勢能削減量ΔEp＝mgh，故物體下落高度h時的重力勢能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep-h圖象為傾斜直線，B正確．11．質(zhì)量為m的物體，沿傾角為α的光滑固定斜面由靜止下滑，當下滑時間t重力勢能削減量為()A.eq\f(1,2)mg2t2sinα B．eq\f(1,2)mg2t2C．mg2t2 D．eq\f(1,2)mg2t2sin2α解析：選D物體下滑的加速度a＝gsinα，t內(nèi)物體下滑的距離x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)gsinα·t2，下滑的高度h＝xsinα，物體重力勢能的削減量ΔEp＝mgh＝eq\f(1,2)mg2sin2α·t2.故D正確．12．(多選)質(zhì)量為m的物體，由靜止起先下落，由于空氣阻力作用，下落的加速度為eq\f(4,5)g，在物體下落h的過程中，下列說法正確的是()A．物體重力做的功為mghB．物體所受阻力做功為eq\f(mgh,5)C．物體重力勢能削減了mghD．物體克服阻力所做的功為eq\f(mgh,5)解析：選ACD因物體的加速度為eq\f(4,5)g，由牛頓其次定律可知，mg－Ff＝ma，解得空氣阻力Ff＝eq\f(1,5)mg.重力做功WG＝mgh，阻力做功WFf＝－eq\f(1,5)mgh，A、D正確，B錯誤；重力做功與重力勢能改變的關(guān)系WG＝－ΔEp，重力做正功，故重力勢能減小mgh，C正確．13．如圖所示，質(zhì)量為m的小球，用一長為l的細線懸于O點，將懸線拉直成水平狀態(tài)，并給小球一個向下的速度讓小球向下運動，O點正下方D處有一釘子，小球運動到B處時會以D為圓心做圓周運動，并經(jīng)過C點，若已知OD＝eq\f(2,3)l，則小球由A點運動到C點的過程中，重力勢能削減了多少？重力做功為多少？解析：從A點運動到C點，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負號表示小球的重力勢能削減了．答案：eq\f(1,3)mgleq\f(1,3)mgl14．如圖所示，有一條長為L、質(zhì)量為m的勻稱金屬鏈條，一半在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半沿豎直方向下垂在空中．當鏈條從靜止起先釋放后鏈條滑動，以斜面最高點為重力勢能的零點，則：(1)起先時和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時重力勢能各是多大？(2)此過程中重力勢能削減了多少？解析：(1)起先時，左邊一半鏈條的重力勢能為Ep1＝－eq\f(m,2)g·eq\f(L,4)sinθ右邊一半鏈條的重力勢能為Ep2＝－eq\f(m,2