新课标高一物理重力势能_练习题

高一物理重力势能练习题
1．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，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
2．一个实心铁球和一个实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是
A．铁球的重力势能大于木球的重力势能B．铁球的重力势能小于木球的重力势能
C．铁球的重力势能等于木球的重力势能D．上述三种情况都有可能
3．将重为50 N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10 m高，此过程中物体的重力势能变化了J，拉力对物体做功J．若物体以1 m/s2的加速度上升10 m高，此过程中物体的重力势能变化了J，拉力对物体做了J的功．（g 取10 m/s2）
4．盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N，长1 m，从甲端缓慢提起至乙端恰好离地面时需做功10 J，如果改从乙端提起至甲端恰好离地面需做功J．（g取10 m/s2）
5．地面上竖直放置一根劲度系数为k，原长为L0的轻质弹簧，在其正上方有一质量为m的小球从h高处自由落到下端固定于地面的轻弹簧上，弹簧被压缩，求小球速度最大时重力势能是多少？（以地面为参考平面）
6．质量为10 kg的物体静止在地面上，现用120 N的竖直拉力提升物体，g取10 m/s2．在物体上升10 m时，拉力做功J，物体动能增加J，重力势能增加J．
7．质量是100 g的球从1．8 m的高处落到水平板上，又弹回到1．25 m的高度，在整个过程中重力对球所做的功为多少？球的重力势能变化了多少？
8．如图所示，一个质量为m、半径为r、体积为V的铁球，用一细线拴住，慢慢地放入截面积为S、深度为h的水中．已知水的密度为ρ，求铁球从刚与水面接触至与杯底接触的过程中，水与铁球的重力势能分别变化了多少？水与铁球
组成的系统总的重力势能变化了多少？
9．如图，长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O点，现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直．求放手
后小球摆到O点正下方的过程中：
（1）球的重力做的功；（2）线的拉力做的功；
（3）外力对小球做的总功．
10．如图所示，一个质量为m的木块，以初速度v0冲上倾角为θ的斜面，沿斜面上升L的距离后又返回运动．若木块与斜面间的动摩擦因数为μ，求：
（1）木块上升过程重力的平均功率是多少？木块的重力势能变化了多少？
（2）木块从开始运动到返回到出发点的过程滑动摩擦力做的功是多少？重力做的功是多少？全过程重力势能变化了多少？
v0
11、一条长为L、质量为m的匀质轻绳平放在水平地面上，在缓慢提起全绳的过程中，设提起前半段绳人做的功为W1，提起后半段绳人做的功为W2，则W1∶W2等于（）
A.1∶1
B.1∶2
C.1∶3
D.1∶4
12、从某一高处平抛一物体,物体着地时末速度与水平方向成α角,取地面处重力势能为零,则物体抛出时,动能与重力势能之比为( )
A.sin2α
B.cos2α
C.tan2α
D.cot2α
13、关于重力势能下列说法中正确的是( )
A.重力势能只是由重物自身所决定的
B.重力势能是标量，不可能有正、负值
C.重力势能具有相对性，所以其大小是相对的
D.物体克服重力所做的功等于物体重力势能的增加
14、以下关于重力势能的说法中，正确的是（）
A.地面上的物体的重力势能一定为零
B.质量大的物体重力势能一定大
C.高处物体的重力势能一定大
D.重力做正功时，物体的重力势能一定变化
15、在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m=200 g，不计空气阻力，g取10 m/s2，取最高点所在水平面为零势能参考面.求：
（1）在第2 s末小球的重力势能;
（2）在第3 s内重力所做的功，重力势能的变化.
16、质量为m的物体，以初速度v0竖直上抛至返回抛出点的过程中，重力对物体做功为________J.
1．AB 2．B 3．解析：物体重力势能增加了ΔE p=mgh=50×10 J=500 J 拉力做功W=F·h=mgh=500 J
若物体匀加速上升，但重力势能仍增加了500 J 因为F －G =
g G ·a 所以F =G +G ·a /g =G ·g
g a +=50×10101+N=55 N 从而W F =F ·h =55×10 J=550 J ． 答案：500 500 500 550 4．解析：设链子两端分别为甲、乙，链子的质心距甲端x m ，距乙端y m ，则x +y =1 m
提甲端，质心需提高y m ，W 甲=mgy =10 J 提乙端，质心需提高x m ，W 乙=mgx
所以W 甲+W 乙=mg （x +y ）=30×1 J=30 J 所以W 乙=20 J ．
答案：20
5．解析：当mg =kx 时，小球的速度最大，所以x =mg /k ．
此时小球离地面高度为：H =L 0－x =L 0－mg /k 重力势能E p =mgH +mg （L 0－mg /k ）=mgL 0－m 2g 2/k ．
答案：E p =mgL 0－m 2g 2/k
6．解析：拉力做功W F =Fh =120×10 J=1200 J 克服重力做功W G =Gh =10×10×10 J=1000 J
重力势能增加1000 J 动能增加了ΔE k =W F －W G =200 J ．
答案：1200 1000 200
7．解析：由重力做功的特点可知，此时重力所做的功为：
W G =mgH =mg （h 1－h 2）=0.1×9.8×（1.8－1.25）J=0.54 J
由重力做功与重力势能的变化之间的关系可知，此时重力做正功，重力势能应减少，且减少量ΔE p =W G =0.54 J ． 答案：0.54 J 重力势能减少了0.54 J ．
8．铁球重力势能减少了mgh ，水的重力势能增加了
21ρgV 2/S ，铁球与水总的重力势能减少了mgh -21ρgs (Δh )2=mgh -2
1ρgV 2/S 9．（1）W G =mgL （2）W F =0 （3）W 总=mgL
10．（1）P =2
1mg sin θ 重力势能增加了mgL sin θ （2）W μ=-2μmgL cos θ 重力做功为零，重力势能没有变化
11、答案
解析：前后两段提起的过程中，绳的重力势能的增加量是不同的，应分别分析定量计算.
提起前半段人对绳做的功增加了绳的重力势能，即W1=ΔE p1，ΔE p1=;提起后半段人对绳做的功又增
加了绳的重力势能W2=ΔE p2==，所以W1∶W2=1∶3.
答案：C12、解析：设物体抛出时的速度为v0,则其动能为mv02.落地时竖直方向的分速度v y=v0tanα,由动能定理有
mgh=mv2-mv02=mv y2.抛出时物体的重力势能E p=mgh=mv y2=mv02tan2α,则=cot2α.
答案：D
13、答案
解析：从重力势能E p=mgh的表达式可知，重力势能是由自身的重力和物体相对于零势能面的高度所决定的，由于零势能面的选取是任意的，所以表达式中h具有相对性，所以重力势能是相对的.重力势能是标量，有正负之分，若为正值，则表示物体在零势能面的上方，若为负值则表示物体在零势能面的下方.
重力对物体做的功等于重力势能的变化量，重力做正功，重力势能减小，重力做负功(即克服重力做功)等于重力势能增加.所以，本题的正确选项应为CD.
答案：CD
14、解析：重力势能的大小具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，所以重力势能为零的物体，是指物体处于参考平面上，A是错误的.由重力势能的表达式E p=mgh可知，重力势能的大小与物体的质量和离参考平面的高度都有关，选项B、C都错误.
答案：D
15、解析：选取零势能参考平面，依据自由落体规律、重力势能以及重力做功与重力势能变化间的关系求解.
（1）在第2 s末小球所处的高度为：
h=-gt2=-×10×22 m=-20 m
重力势能为：E p=mgh=0.2×10×（-20） J=-40 J
E p＜0，说明重力势能减少.
（2）在第3 s末小球所处的高度为h′=-g×t′2=-×10×32 m=-45 m.
第3 s内重力做功为：W G=mg（h-h′）=0.2×10×（-20+45） J=50 J
W G＞0，所以小球的重力势能减少，且减少了50 J.
16、解析：物体返回抛出点时，重力势能没变，故重力做功为零.
答案：0。