20192020学年高中物理同步学典15重力势能习题含解析新人教版必修第二册

-1-同步学典（15）重力势能1、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123CCC、、处。则下列说法正确的是()A.物体到达3C处重力做功最多B.物体到达2C处重力做功最多C.物体到达1C处重力做功最多D.物体到达123CCC、、处重力做功相等2、物体在某一运动过程中,重力对它做了40J的负功,下列说法中正确的是()A.物体的高度一定升高了B.物体的重力势能一定减少了40JC.物体重力势能的改变量不一定等于40JD.物体克服重力做了40J的功3、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ACCD、的高度差分别为2.2m和3m,以地面C为零势能面,ABCDE、、、、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9JB.9J和-9JC.15.6J和-9JD.15.6J和-15.6J4、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()-2-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.2mgh，减少12()mghhB.2mgh，增力12()mghhC.2mgh，增加12()mghhD.2mgh，减少12()mghh6、一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半悬在桌边,桌面足够高,如图所示。若将一个质量为m的小球分别拴在链条左端和右端,如图b、c所示。约束链条的挡板光滑,三种情况均由静止释放链条,当整根链条刚离开桌面时,关于它们的重力势能的变化,下列判断中正确的是()A.papbpcEEEB.papbpcEEEC.papbpcEEED.papbpcEEE7、两个底面积都是S的圆筒,放在同一水平面上,筒内装水,水面高度分别密度为ρ。现把连接两筒的阀门打开,最后两筒水面高度相等,则这一过程中重力所做的功等于()-3-A.2121()2gShhB.212()gShhC.2121()4gShhD.22gSh8、如图所示,一条铁链长为2m,质量为10kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,铁链克服重力做功为多少?铁链的重力势能变化了多少?9、一位质量m=50kg的滑雪运动员从高度h=30m的斜坡自由滑下（初速度为零）。斜坡的倾角37，滑雪板与雪面滑动摩擦因素0.1。在运动员滑至坡底的过程中，不计空气阻力，g210/ms，sin37°=0.6，cos37°=0.8，13011.4。求：（1）重力势能的减少量；（2）各个力对运动员做的总功；（3）到达坡底时重力的功率。答案以及解析-4-1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。2答案及解析：答案：AD解析：重力做负功,物体位移的方向与重力方向之间的夹角一定大于90°,所以物体的高度一定升高了,A项正确;由于pGWE,故p40JGEW,所以物体的重力势能增加了40J,B、C两项错误;重力做负功又可以说成是物体克服重力做功,D项正确.3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p0.310(3)J9JEmgh,从A落下到D的过程中重力势能的减少量p0.310(2.23)J15.6JEmgh,故C正确。4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。5答案及解析：答案：D-5-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2mgh。据重力做功与重力势能变化的关系得：pWE小球下落的过程中12()GWmghh所以小球重力势能减少12()mghh；故选D。6答案及解析：答案：B解析：将图a中链条分为等长两部分,减小的重力势能共为pa11322248LLEmgmgmgL。将图b中系统分为球与两段等长链条三部分,由于球的重心高度不变,故系统减少的重力势能与图a中相同。在图c中仍分为球与两段等长链条三部分,链条的重力势能变化与前两图中相同,系统减少的重力势能等于链条与小球减少的重力势能之和,故系统减少的重力势能共为pc37828LEmgLmgmg,故B正确。7答案及解析：答案：C解析：如图所示,由于水是不可压缩的,从把连接两筒的阀门打开到两筒水面高度相等的过程中,利用等效法把左筒高为122hh的水等效移至右筒,最后由重力所做的功等于重力势能的减少量,得阴影部分从左筒移至右筒所减少的重力势能为21212p121()224hhhhEgSgShh,所以重力做的功2121()4GWgShh,C正确。8答案及解析：答案：98J;98J-6-解析：铁链从初状态到末状态,它的重心位置提高了2lh,因而铁链克服重力所做的功为11109.82J98J22Wmgl,铁链的重力势能增加了98J。铁链重力势能的变化还可由初、末态的重力势能来分析。设铁链初态所在水平位置为零参考平面,则p10E,p22mglE,铁链重力势能的变化pp2p1109.82J98J22mgllEEE,即铁链重力势能增加了98J。9答案及解析：答案：（1）运动员滑至坡底的过程中重力势能减少量15000PEmghJ（2）运动员滑至坡底的过程中，重力做的功50103015000GWmghJJ支持力做的功0NFWJ摩擦力做的功30cos0.150102000sin0.75fhWmgJJ则合力做的功f150000(2000)13000NGF合（3）运动员下滑过程，sincosmgmgma;22sinhva到达坡底时重力的瞬时功率cos53Pmgv解得6840PW解析：