高中物理复习第十九讲重力势能重力势能的变化与重力做功的关系练习必修

第十九讲重力势能重力势能的变化与重力做功的关系弹性势能机械能守恒定律
1. (2020年江苏省普通高中学业水平测试)下列运动过程中，可视为机械能守恒的是( )
A. 热气球缓缓升空
B. 树叶从枝头飘落
C. 掷出的铅球在空中运动
D. 跳水运动员在水中下沉
2. (2020届盐城学业水平模拟)如图所示，质量为20kg小孩沿高5m滑梯由静止滑下，g取10m/s2，在此过程中( )
A. 重力做功为100J，重力势能减小了100J
B. 重力做功为－100J，重力势能增加了100J
C. 重力做功为1 000J，重力势能减小了1 000J
D. 重力做功为－1 000J，重力势能增加了1 000J
3. (2020届苏州学业水平模拟)无人机在空中匀速上升时，不断增加的能量是( )
A. 动能
B. 动能、重力势能
C. 重力势能、机械能
D. 动能、重力势能、机械能
4. (2020届南京学业水平模拟)物体运动过程中，重力对其做功500J，则物体的( )
A. 动能一定增加500J
B. 动能一定减少500J
C. 重力势能一定增加500J
D. 重力势能一定减少500J
5. (2020届扬州学业水平模拟)如图所示，m1与m2通过轻质绳连接，m1<m2，滑轮光滑且质量不计．在m2下降一段距离(不计空气阻力)的过程中，下列说法中正确的是( )
A. m1的机械能守恒
B. m1的机械能减小
C. m1和m2的总机械能减少
D. m1和m2组成的系统机械能守恒
6. (2020届苏州学业水平模拟)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定．小球从弹簧的正上方某一高度处由静止下落，不计空气阻力，则从小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中( )
A. 小球的动能一直减小
B. 小球的机械能守恒
C. 小球的重力势能先减小后增加
D. 弹簧的弹性势能一直增加
7. (2020届盐城学业水平模拟)游乐场的大型摩天轮匀速旋转，其半径为R＝60m，旋转一周需要12min，最底部车厢离地面高h1＝0.5m.质量m＝40kg的小明乘坐的车厢处于摩天轮的最底部，以此刻开始计时．取地面为零势能面，π≈3.0.求：
(1) 摩天轮旋转的周期；
(2) 摩天轮旋转的角速度；
(3) t＝2min时，小明具有的机械能．
8. (2020届无锡学业水平模拟)近年来，我市校园足球活动蓬勃开展．在一次足球比赛中，质量为m 的足球在离地高h处，以v1的速度水平飞向球门，守门员高高跃起，用拳头将球水平击向己方球员，击球时的照片如图甲所示．击出后的足球速度为v2，它的运动可视为做平抛运动，重力加速度为g.
(1) 求守门员击球过程中对足球所做的功W；
(2) 若足球未被己方球员接到而落至地面，求足球从击出到落地所经历的时间t；
(3) 若足球恰好垂直落在跑来接球的己方球员的大腿上，己方队员在接球时大腿与水平方向成θ角(如图乙所示)，求足球从击出到落到己方球员大腿上的过程中减少的重力势能ΔE p.
甲乙
9. (2020届南京学业水平模拟)如图所示，光滑斜面倾角为θ，底端固定一垂直于斜面的挡板C.在斜面上放置长木板A，A的下端与C的距离为d，A的上端放置小物块B(可视为质点)，A与B质量相等，A、B间的动摩擦因数μ＝1.5tanθ.现同时由静止释放A和B，A与C发生碰撞的时间极短，碰撞前后速度大小相等，方向相反．运动过程中，小物块始终没有从木板上滑落，已知重力加速度为g.求：
(1) A与C发生第一次碰撞前瞬间的速度大小v1；
(2) A与C发生第一次碰撞后上滑到最高点时，小物块的速度大小v2；
(3) 为使B不与C碰撞，木板A长度的最小值L.
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．2012年7月，一个国际研究小组借助于智利的甚大望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示．此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中（）
A．它们做圆周运动的万有引力保持不变
B．它们做圆周运动的角速度不断变大
C．体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度也变大
D．体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变小
2．如图所示，木块静止在光滑水平面上，两颗不同的子弹A、B从木块两侧同时射入木块，最终都停在木块内，这一过程中木块始终保持静止。

若子弹A射入的深度大于子弹B射入的深度，则（）
A．子弹A的质量一定比子弹B的质量大
B．入射过程中子弹A受到的阻力比子弹B受到的阻力大
C．子弹A在木块中运动的时间比子弹B在木块中运动的时间长
D．子弹A射入木块时的初动能一定比子弹B射入木块时的初动能大
3．如图，在倾角为θ的斜面顶端将三个小球M、N、P分别以、v0、2v0的初速度沿水平方向抛出，N恰好落到斜面底端。

已知
sinθ=，不计空气阻力，重力加速度大小为g。

则M落到斜面时的速度大小与P落到地面时的速度大小之比为
A．13︰100 B．1︰4 C．1︰16 D．︰10
4．带电球体的半径为R，以球心为原点O建立坐标轴x，轴上各点电势
随x变化如图所示，下列说法正确的是
A．球体带负电荷
B．球内电场强度最大
C．A、B两点电场强度相同
D．正电荷在B点的电势能比C点的大
5．小球在水平面上移动，每隔0. 02秒记录小球的位置如图所示。

每一段运动过程分别以甲、乙、丙、丁和戊标示。

试分析在哪段，小球所受的合力为零
A．甲B．乙C．丙D．戊
6．如图所示，一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登。

由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的O点，总质量为80kg，此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53°，则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为（设手、脚受到的作用力均通过重心O，g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（）
A．640N 480N B．480N 640N C．480N 800N D．800N 480N
二、多项选择题
7．下列说法中正确的是_________。

A．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力
B．在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积变化而变化
C．用显微镜观察到的布朗运动就是液体分子的无规则运动
D．已知阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小
E.液晶的光学性质与某些品体相似，具有各向异性
8．恒温环境中，在导热良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的理想气体。

用力缓慢向外拉活塞，此过程中
A．封闭气体分子间的平均距离增大
B．封闭气体分子的平均速率减小
C．活塞对封闭气体做正功
D．封闭气体的内能不变
E. 封闭气体从外界吸热
9．热现象无处不在，发电制造，安装维护，航空航天，科研发明，烧水做饭，取暖纳凉等日常所见无不与“热”有关。

下列与“热”有关的认识正确的是__________。

A．空调在制冷和制热的过程中都存在热传递
B．冰箱不能为房间制冷是因为违背了能量守恒
C．水的流速越大，水分子的热运动越剧烈
D．气体被压缩的过程中外界对气体做功
E. 固体吸收热量内能一定增大
10．在地球表面以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间t后回到出发点假如宇航员登上某个半径为地球半径2倍的行星表面，仍以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间4t后回到出发点。

则下列说法正确的是（）
A．这个行星的质量与地球质量之比为1：2
B．这个行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为1：
C．这个行星的密度与地球的密度之比为1：8
D．这个行星的自转周期与地球的自转周期之比为1：1
三、实验题
11．某实验小组要描绘小灯泡L（3.8V 0.3A）完整的伏安特性曲线，实验室除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E（电动势为4V，内阻约为0.4Ω）
B．电压表V（量程为4V，内阻约为5 000Ω）
C．电流表G（量程为10 mA，内阻为78Ω）
D．电阻箱（最大阻值为99.99Ω）
E.滑动变阻器R（最大阻值为10Ω额定电流为1.5A）
(1)实验小组设计了如图甲所示的四种实验电路，其中最合理的是__________（填正确答案标号）。

(2)调整电阻箱的阻值为2Ω，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，记录小灯泡L两端的电压和电流表的示数，以小灯泡L两端的电压为纵轴，通过小灯泡L的电流大小为横轴建立直角坐标系，并标注在坐标系中，得到图乙所示的数据点。

当电流表的示数为5.0 mA时，则通过小灯泡L的电流大小为_______ A，此时电压表的示数为1.5 V，请把此数据点标在图乙坐标系中，并画出小灯泡L的伏安特性曲线______________。

(3)若将这个小灯泡L与的定值电阻串联，接在图丙所示的
交变电压上，则小灯泡L消耗的电功率约为__________W。

（结果保留两位有效数字）
12．如图所示，质量m=2kg的物体A静止叠放在质量M=10kg的物体B上面。

已知B与地面间的动摩擦系数，A、B间的动摩擦系数。

（1）某个时刻A右端有一个恒力拉着A向右运动，此时B依然静止，求A所受的摩擦力。

（2）某个时刻B右端有一个恒力拉着A、B一起向右做匀速运动，求该恒力大小。

四、解答题
13．（18分）、如图所示，固定的光滑平台左端固定有一光滑的半圆轨道，轨道半径为R，平台上静止放着两个滑块A、B，其质量m A=m，m B=2m，两滑块间夹有少量炸药。

平台右侧有一小车，静止在光滑的水平地面上，小车质量M=3m，车长L=2R，车面与平台的台面等高，车面粗糙，动摩擦因数μ="0.2" ，右侧地面上有一立桩，立桩与小车右端的距离为S，S在0<S<2R的范围内取值，当小车运动到立桩处立即被牢固粘连。

点燃炸药后，滑块A恰好能够通过半圆轨道的最高点D，滑块B冲上小车。

两滑块都可以看作质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，爆炸后两个滑块的速度方向在同一水平直线上，重力加速度为
g=10m/s2。

求：
（1）滑块A在半圆轨道最低点C受到轨道的支持力F N。

（2）炸药爆炸后滑块B的速度大小V B。

（3）请讨论滑块B从滑上小车在小车上运动的过程中，克服摩擦力做的功W f与S的关系。

14．如图所示，在平面直角坐标系第Ⅲ象限内充满＋y方向的匀强电场，在第Ⅰ象限的某个圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场(电场、磁场均未画出)；一个比荷为
＝k的带电粒子以大小为v0的初速度自点P(－d，－d)沿＋x方向运动，恰经原点O进入第Ⅰ象限，粒子穿过匀强磁场后，最终从x轴上的点Q(9d，0)沿－y方向进
入第Ⅳ象限；已知该匀强磁场的磁感应强度为B＝，不计粒子重力。

(1)求第Ⅲ象限内匀强电场的场强E的大小。

(2)求粒子在匀强磁场中运动的半径R及时间t B。

(3)求圆形磁场区的最小半径r min。

【参考答案】一、单项选择题
二、多项选择题
7．ABE 8．ADE 9．ADE 10．BC
三、实验题
11．D 0.2 0.17（0.16〜0.18）
12．（1）12N（2）36N
四、解答题
13．（1）（2）
（3）（a）当时，小车到与立桩粘连时未与滑块B达到共速。

分析可知滑块会滑离小车，滑块B克服摩擦力做功为：
（b）当时，小车与滑块B先达到共速然后才与立桩粘连共速后，B与立桩粘连后，假设滑块B做匀减速运动直到停下，其位移为
，假设不合理，滑块B会从小车滑离
滑块B从滑上小车到共速时克服摩擦力做功为：
14．（1）（2）
（3）d
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．我国将于2020年完成35颗卫星组网的北斗全球卫星导航定位系统。

北斗是由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星构成的全球定位系统，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的轨道高度约为21500km，静止轨道卫星的高度约为36000km知地球半径为6400km，关于北斗导航卫星，下列说法中正确的是
A．中轨道卫星的线速度比静止轨道卫星的线速度小
B．中轨道卫星的周期大于24小时
C．中轨道卫星的向心加速度比静止轨道卫星的向心加速度小
D．静止轨道卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
2．如图所示，竖直面内分布有水平方向的匀强电场，一带电粒子沿直线从位置a向上运动到位置b，在这个过程中，带电粒子
A．只受到电场力和重力作用B．带正电
C．做匀速直线运动D．机械能增加
3．竖直正方形框内有三条光滑轨道OB、OC和OD，三轨道交于O点，且与水平方向的夹角分别为30o、45o 和60o。

现将甲、乙、丙三个可视为质点的小球同时从O点静止释放，分别沿OB、OC和OD运动到达斜面
底端。

则三小球到达斜面底端的先后次序是
A．甲、乙、丙B．丙、乙、甲
C．甲、丙同时到达，乙后到达 D．不能确定三者到达的顺序
4．如图，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。

若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则( )
A．t1＜t2B．t1=t2 C．t1＞t2D．无法比较t1、t2的大小
5．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。

设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。

实验中，极板所带电荷量不变，若
A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持d不变，减小S，则θ不变
6．如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为( )
A．(M＋m)g
B．(M＋m)g－ma
C．(M＋m)g＋ma
D．(M－m)g
二、多项选择题
7．如下图所示，匀强电场中的△PAB平面平行于电场方向C点为AB的中点，D点为PB的中点．将一个带电粒子从P点移动到A点，电场力做功W PA＝1.6×10－8J；将该粒子从P点移动到B点，电场力做功W PB＝3.2×10－8J。

则下列说法正确的是
A．直线PC为等势线
B．直线AD为等势线
C．若将该粒子从B点移动到A点，电场力做功W BA＝1.6×10－8J
D．若将该粒子从P点移动到C点，电场力做功为W PC＝2.4×10－8J
8．下列说法中正确的是_________
A．针尖加热后接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡为晶体
B．温度一定时，当人们逐渐感到潮湿，则此时空气的绝度湿度一定增大
C．两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的内能
D．一切与热现象的对应的自发过程都是不可逆的
E. 若气体分子总数不变而气体温度升高，则气体压强可能不变
9．下列说法中正确的是____
A．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理
C．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相近，所以声波很容易产生衍射现象
D．质点做简谐运动时，若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
E. 地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了
10．回旋加速器的核心部分如图所示，两个D形盒分别与交变电源的两极相连。

下列说法正确的是（）
A．D形盒之间电场力使粒子加速
B．D形盒内的洛伦兹力使粒子加速
C．增大交变电压的峰值，最终获得的速率v增大
D．增大磁感应强度，最终获得的速率v增大
三、实验题
11．在如图所示的平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限区域内有沿y轴正方向（竖直向上）的匀强电场，电场强度大小E0＝50 N/C；第Ⅳ象限区域内有一宽度d＝0.2 m、方向沿x轴正方向（水平向右）的匀强电场。

质量m＝0.1 kg、带电荷量q＝+1×10-2C的小球从y轴上P点以一定的初速度垂直y轴方向进入电场，通过第Ⅰ象限后，从x轴上的A点进入第Ⅳ象限，并恰好沿直线通过该区域后从B点离开，已知P、A的坐标分别为(0，0，4)，(0，4，0)，取重力加速度g＝10 m/s2。

求：
（1）初速度v0的大小；
（2）A、B两点间的电势差U AB；
（3）小球经过B点时的速度大小。

12．通过实验，要描绘一个“2.5V，0.2W”小灯泡的伏安特性曲线。

实验时，要求小灯泡两端电压从零逐渐增大到额定电压。

可供选择的仪器有
A．量程为0～0.6A，内阻为0.2W的电流表
B．量程为0～100mA，内阻为5W的电流表
C．量程为0～3V，内阻为10kW的电压表
D．量程为0～15V，内阻为50kW的电压表
E．最大值为20 W，额定电流为0.1A的滑动变阻器
F．最大值为1 kW，额定电流为0.1A的滑动变阻器
G．学生电源、导线、电键等
（1）电流表应选_________，电压表应选__________，滑动变阻器应选________．（填代号），
（2）请你在右边方框内画出实验的电路图_______。

四、解答题
13．质量为m＝1.0kg的小滑块（可视为质点）放在质量为M＝3.0kg的长木板的右端，木板上表面光滑，木板与地面之间的动摩擦因数为μ＝0.2，木板长L＝1.0m。

开始时两者都处于静止状态，现对木板施加水平向右的恒力F＝12N，如图所示，经一段时间后撤去F．为使小滑块不掉下木板，试求：用水平恒力F 作用的最长时间.（g取10m/s2）
14．直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B；
平行金属轨道MN、PQ，相距为L，固定在水平面内；电阻为R的金属导体棒ab与平行轨道垂放置，且与轨道接触良好；MP间接有直流电源。

闭合开关S，金属导体棒向右运动，通过轻绳竖直提升质量为m的物体，重力加速度为g。

忽略一切阻力、导轨的电阻和直流电源的内阻。

(1)求物体匀速上升时，通过导体棒ab的电流大小；
(2)导体棒ab水平向右运动的过程中，同时会产生感应电动势，这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们称之为反电动势。

设导体棒ab向上匀速提升重物的功率为P出，电流克服反电动势做功的功率为P反，请证明：P出=P反；(解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明) (3)若通过电源连续调节MP间的电压U，物体匀速上升的速度v也将连续变化，直流电动机所具有这种良好的“电压无极变速”调速性能在许多行业中广泛应用。

请写出物体匀速上升的速度v与电压U的函数关系式。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．BD
8．BDE
9．BCE
10．AD
三、实验题
11．（1）1 m/s （2）5 V （3）
12．B C E
四、解答题
13．1s
14．（1）；（2）见解析；（3）。