2019_2020学年高中物理课后作业14重力势能含解析新人教版必修2

高中物理阶段测试：
课后作业(十四)
[基础巩固]
1．将一物体由A移至B，重力做功( )
A．与运动过程中是否存在阻力有关
B．与物体沿直线或曲线运动有关
C．与物体是做加速、减速或匀速运动有关
D．与物体发生的竖直位移有关
[解析] 重力做功只与重力方向上发生的位移有关，与物体运动所经过的路径、是否受阻力及运动状态都没有关系．
[答案] D
2．沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面将同一物体从底端拉到顶端，下列说法中正确的是( )
A．沿坡度小的斜面运动时，物体克服重力做的功多
B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时，物体克服重力做的功多
C．沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时，物体克服重力做的功多
D．不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力所做的功相同，物体重力势能的增加量也相同
[解析] 重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末位置的高度差有关，不论是光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，物体克服重力做多少功，它的重力势能就增加多少．故选项D正确．
[答案] D
3．起重机将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处，假设在这个过程中，物体受到的空气阻力恒为20 N，重力加速度g＝9.8 m/s2，下列说法正确的是( ) A．重力做正功，重力势能增加9.8×103 J
B．重力做正功，重力势能增加1.0×103 J
C．重力做负功，重力势能增加1.0×103 J
D．重力做负功，重力势能增加9.8×103 J
[解析] 物体的高度升高，故重力做负功，重力势能增加，重力势能的增加量等于克服重力做的功，故增加量为ΔE p＝mgh＝100×10×9.8 J＝9.8×103 J，选项D正确．[答案] D
4．一质量为m＝5 kg的哑铃被人从离地面高1 m处举高到离地面高2 m处，g取10 m/s2，则( )
A．哑铃在2 m高处的重力势能为100 J
B．哑铃在2 m高处的重力势能一定不为零
C．若取地面为零势能参考平面，在此过程中哑铃的重力势能增加量为100 J
D ．无论取何处为零势能参考平面，在此过程中哑铃的重力势能增加量均为50 J [解析] 重力势能的大小和正负是相对于参考平面的，而参考平面的选择是人为规定的，只有当参考平面选定之后，重力势能才有确定的数值，A 、B 错误；哑铃重力势能的增加量等于人克服哑铃的重力所做的功，Δ
E p ＝mgh ＝5×10×(2－1)J ＝50 J ，它与零势能参考平面的选择无关，C 错误，D 正确．
[答案] D
5．为了安全，跨河大桥通常建成拱形，如图所示，M 、N 为水平面上的两点，O 点为拱桥的最高点，且最高点距离水平面的高度为h ，一质量为m 的卡车以恒定不变的速率由M 经
O 到达N 点．则( )
A ．由于M 、N 在同一水平面上，则卡车在整个运动过程中重力始终不做功
B ．卡车的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功
C ．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功
D ．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功
[解析] 由M 到O 的过程中，卡车向高处运动，重力势能增大，重力做负功，由O 到N 的过程中，卡车向低处运动，重力势能减小，重力做正功，D 正确．
[答案] D
6．(多选)质量为m 的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为4
5g ，
在物体下落h 的过程中，下列说法正确的是( )
A ．物体重力做的功为mgh
B ．物体所受阻力做功为
mgh
5
C ．物体重力势能减少了mgh
D ．物体克服阻力所做的功为
mgh
5
[解析] 因物体的加速度为45g ，由牛顿第二定律可知，mg －F f ＝ma 解得空气阻力F f ＝1
5mg .
重力做功W G ＝mgh ，阻力做功W f ＝－15mgh ，即克服阻力做功mgh
5，A 、D 正确，B 错误；重力做
功与重力势能变化的关系W G ＝－ΔE p ，重力做正功，故重力势能减少mgh ，C 正确．
[答案] ACD
[拓展提升]
7．如右图所示，一个质量为M 的物体放在水平面上，物体上方连接一个长为L 、劲度系数为k 的轻弹簧．现用手拉着弹簧P 点缓慢向上移，直到物体离开地面一段距离，在这一
过程中，P 点位移是H (设开始时弹簧处于原长)，则物体的重力势能增加了( )
A ．MgH
B ．MgH ＋Mg
k
C ．MgH －(Mg )
2
k
D ．MgH －⎝ ⎛⎭
⎪⎫
Mg k
[解析] P 刚开始上移时，弹簧伸长，而物体不动，直到P 点上移Mg k
后，弹簧不再伸长，物体才离开地面随弹簧一起上移，在上述过程中，物体重心上移的高度h ＝H －Mg
k
，所以重力势能增加了Mgh ＝MgH －(Mg )
2
k
，故C 正确．
[答案] C
8．如图所示，一根长为l ，质量为m 的匀质软绳悬于O 点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为( )
A ．mgl B.12mgl C.1
3
mgl D.14
mgl [解析] 将软绳下端向上拉起，相当于把下半段上移了l 2，重力势能增加了12mg ·l 2＝
1
4mgl ，即外力至少要做功1
4
mgl ，选项D 正确．
[答案] D
9．如右图所示，质量为m 的小球，用一长为l 的细线悬于O 点，将悬线拉直成水平状
态，并给小球一个向下的速度让小球向下运动，O 点正下方D 处有一钉子，小球运动到B 处时会以D 为圆心做圆周运动，并经过C 点，若已知OD ＝2
3l ，则小球由A 点运动到C 点的过
程中，重力势能减少了多少？重力做功为多少？
[解析] 从A 点运动到C 点，小球下落h ＝1
3l ，
故重力做功W G ＝mgh ＝1
3
mgl ，
重力势能的变化量ΔE p ＝－W G ＝－1
3mgl
负号表示小球的重力势能减少了． [答案] 13mgl 1
3
mgl
10．如右图所示，一条铁链长为2 m ，质量为10 kg ，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链恰好全部离开地面的过程中，铁链克服重力所做的功为多少？铁链的重力势能变化了多少？(g 取9.8 m/s 2
)
[解析] 铁链从初状态到末状态，它的重心提高了h ＝l
2
，因此铁链克服重力所做的功
为W ＝mg l 2＝10×9.8×1
2
×2 J＝98 J ，铁链的重力势能增加了98 J.
[答案] 98 J 增加了98 J
[强力纠错]
11．一实心的正方体铁块与一实心的正方体木块质量相等，将它们放在水平地面上，下列结论正确的是(以水平地面为零势能面)( )
A ．铁块的重力势能大于木块的重力势能
B ．铁块的重力势能小于木块的重力势能
C ．铁块的重力势能等于木块的重力势能
D．上述三种情况都有可能
[解析] 由于铁块的密度大于木块的密度，质量相等时，铁块的体积小于木块的体积，因此铁块的重心低于木块的重心，故铁块的重力势能小于木块的重力势能，选项B正确．[答案] B
12．如右图所示，一人造卫星绕地球做椭圆运动，试比较该卫星在近地点与远地点时的重力势能的大小．
[解析] 在AB连线上取A′点，使A与A′同处于以地心为圆心的同一圆弧上，则A′和A处物体重力势能大小相等．另外，卫星由B至A′时，引力做正功，重力势能减小，故有E p B>E p A.
[答案] E p B>E p A。