重力勢能-2022年【新教材】人教版高中物理word版含答案

重力勢能練習一、單選題一個100g的球從1.8m的高處落到一個水平板上又彈回到1.25m的高度，則整個過程中重力對球所做的功及球的重力勢能的變化是(g=10m/sA.重力做功為1.8

J B.重力做了0.55

J的負功

C.物體的重力勢能一定減少0.55

J D.物體的重力勢能一定增加1.25

J如圖所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)以桌面處為參考平面，則小球落到地面時瞬間的重力勢能和整個過程中重力勢能變化分別為(????)A.mgh，減少mg(H-h)

B.mgh，增加mg(H+h)

C.-mgh，增加mg(H-h)

D.-mgh，減少mg(H+h)

蹦極是一項戶外休閑活動。體驗者站在約40米高的位置，用原長為20米的彈性繩固定住后跳下，落地前彈起，反復(fù)彈起落下。忽略空氣阻力的影響，在人的整個運動過程中，以下說法正確的是(????)A.第一次下落過程中，游客能體驗失重感的位移為20m

B.第一次下落20m后，游客開始做減速運動

C.當游客下落到最低點時，彈性繩的彈性勢能等于游客減少的重力勢能

D.第一次到達最低點的瞬間，人的重力勢能為零

如下圖，可愛的毛毛蟲外出覓食，緩慢經(jīng)過一邊長為L的等邊三角形小土堆，已知其身長為3L，總質(zhì)量為m，如下圖頭部剛到達最高點，假設(shè)小蟲能一直貼著小土堆前行，其頭部剛越過小土堆頂?shù)筋^部剛到達小土堆底端時小蟲的重力勢能變化量為(????)

A.12mgL B.312mgL C.一物體以初速度ν豎直向上拋出，做豎直上拋運動，則物體的Ep-s(重力勢能一路程)圖像應(yīng)是下列四個圖中的(

A. B.

C. D.如圖所示，一質(zhì)量為m、長度為l的均勻柔軟細繩PQ豎直懸掛．用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點，M點與繩的上端P相距13l.重力加速度大小為g.在此過程中，外力做的功為(????)A.19mgl

B.16mgl

C.如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)．現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(????)A.圓環(huán)的機械能守恒

B.彈簧彈性勢能變化了3mgL

C.圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力為零

D.如下圖所示，質(zhì)量關(guān)系為m1>m2>m3的三個小球分別沿三條不同的軌道1、2、3由離地高h的A點滑到同一水平面上，軌道1、3是光滑的，軌道2是粗糙的，重力對小球做功分別為W1、W2A.W1>W2=W3 B.如下圖所示，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)，并給小球一個豎直向下的速度讓小球向下運動，O點正下方D處有B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=23l，重力加速度為g，則小球由A點運動到C點的過程中(

)A.重力做功13mgl，重力勢能減少13mgl

B.重力做功53mgl，重力勢能減少53mgl

C.重力做功2如圖所示，小物體從豎直彈簧上方離地高h1處由靜止釋放，其動能Ek與離地高度h的關(guān)系如圖b所示．其中高度從h1下降到h2，圖象為直線，其余部分為曲線，h3對應(yīng)圖象的最高點，且h2到h4圖象關(guān)于h3對稱，輕彈簧勁度系數(shù)為k，小物體質(zhì)量為mA.小物體在下落到h5的全過程中機械能守恒

B.小物體下落至高度h5時，加速度為大小g.

C.小物體從高度h2下降到h4，彈簧的彈性勢能增加2m2g2k二、多選題如圖所示，一輕彈簧一端固定于O點，另一端系一重物，將重物從與懸點O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點無初速度釋放，讓它自由擺下，不計空氣阻力，在重物由A點擺向最低點B的過程中(????)A.重力做正功，彈力不做功

B.重力做正功，彈力做負功，彈性勢能增加

C.若用與彈簧原長相等的不可伸長的細繩代替彈簧后，重力做正功，彈力不做功

D.若用與彈簧原長相等的不可伸長的細繩代替彈簧后，重力做功不變，彈力不做功如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長．圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大(B為桿AC中某一點)，到達C處的速度為零，AC=h.如果圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.則圓環(huán)(????)A.下滑過程中，加速度一直減小

B.下滑過程中，克服摩擦力做的功為14mv?2

C.從A下滑到C過程中彈簧的彈性勢能增加量等于mgh

D.在C處，彈簧的彈性勢能為mgh-1韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900J，他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過程中(

)A.動能增加了1800J B.動能增加了2000J

C.重力勢能減小了1900J D.重力勢能減小了2000J有一小球只在重力作用下由靜止開始自由落下，在其正下方固定一根足夠長的輕質(zhì)彈簧，如圖所示，在小球與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過程中(????)A.小球接觸彈簧后即做減速運動

B.小球的重力勢能一直減小，彈簧的彈性勢能一直增大

C.當小球的速度最大時，它所受的合力為零

D.小球所受的彈力先對小球做正功，再做負功

三、實驗題（本大題共2小題，共分）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

圖(a)

(1)實驗中涉及到下列操作步驟：

①把紙帶向左拉直

②松手釋放物塊

③接通打點計時器電源

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是______(填入代表步驟的序號)。

(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果。打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的試驗中物塊脫離彈簧時的速度為______m/s。比較兩紙帶可知______(填“M”或“L“)紙帶對應(yīng)的試驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律．在已經(jīng)調(diào)整為水平的氣墊導(dǎo)軌上，將勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧右端固定在氣墊導(dǎo)軌右端，彈簧左端與一質(zhì)量為m的滑塊接觸而不固連．第1次向右推滑塊壓縮彈簧一段距離，并測出壓縮量x1，然后靜止釋放滑塊，通過光電門測量并計算得出滑塊通過光電門的速度為v1；接下來重復(fù)以上實驗操作，得到壓縮量x和通過光電門的速度v的多組數(shù)據(jù)．已知彈簧的彈性勢能Ep=1(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式____，則可驗證系統(tǒng)的機械能守恒定律．(2)為了更直觀地驗證，某同學(xué)建立的直角坐標系應(yīng)以____為縱坐標，以___為橫坐標，得出圖象的斜率為___，同樣可以驗證機械能守恒定律．四、計算題在離地面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(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變化量．

如下圖所示，有一條長為L、質(zhì)量為m的均勻金屬鏈條，一半長度在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半長度沿豎直方向下垂在空中，當鏈條從靜止開始釋放后鏈條滑動，以斜面最高點為重力勢能的零點，求：

(1)開始時和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時的重力勢能．(2)此過程中重力勢能的減少量．

如圖所示，固定斜面的傾角θ=30°，物體A與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ=32，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時上端位于C點．用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m，初始時物體A到C點的距離為L.現(xiàn)給A、B一初速度v?0(v?0>(1)物體A向下運動剛到C點時的速度大??；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢能．

答案和解析1.【答案】C

【解答】

整個過程中，物體的高度下降了h=1.8-1.25=0.55(m)；

則重力對物體做正功為：W=mgh=0.1×10×0.55=0.55(J)；

而重力做功多少等于重力勢能的減小量，故小球的重力勢能一定減少0.55J，故C正確，ABD錯誤。

2.【答案】D

【解答】

以桌面為零勢能參考平面，那么小球釋放時的相對高度是H，重力勢能是mgH；

小球落地時的重力勢能為：Ep1=-mgh；

整個過程中小球重力勢能的減小為：△Ep=mg?△h=mg(H+h)；

3.【答案】C

【解答】

AB.當人下落的高度等于橡皮繩達到原長后，橡皮繩開始伸長，開始重力大于彈力，向下做加速度減小的加速運動，當重力與彈力相等時，加速度為零，速度最大，然后重力小于彈力，做加速度增大的減速運動，到達最低點時，加速度最大，速度為零，所以第一次下落超過20m后，游客才開始做減速運動，游客能體驗失重感的位移也大于20m；故AB錯誤；

C.整個的過程中只有重力和繩子的拉力做功，當游客下落到最低點時，橡皮筋的彈性勢能等于游客減少的重力勢能，故C正確；

D.【解析】選小土堆底為零勢能面，則小蟲的頭部剛到達最高點時，重力勢能為：Ep1=13mg×L2sin60°=312mgL，小蟲頭部越過小土堆頂剛到達小土堆底端時的重力勢能為：Ep2【解析】以拋出點為零勢能點，則上升階段路程為s時，克服重力做功mgs，重力勢能Ep=mgs，即重力勢能與路程s成正比；下降階段，物體距拋出點的高度h=2h0-s，其中h0為上升的最高點，故重力勢能Ep6.【答案】A

【解答】

由題意可知，PM段細繩的機械能不變，MQ段細繩的重心升高了l6，則重力勢能增加ΔEP=23mg·l6=1【解答】A.圓環(huán)沿桿滑下過程中，彈簧的拉力對圓環(huán)做功，圓環(huán)的機械能不守恒，故A錯誤；

B.圖中彈簧水平時恰好處于原長狀態(tài)，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L，可得物體下降的高度為h=3L，根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒得

彈簧的彈性勢能增大量為△Ep=mgh=3mgL，故B正確；

C.圓環(huán)所受合力為零，速度最大，此后圓環(huán)繼續(xù)向下運動，則彈簧的彈力增大，圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力不為零，故C錯誤；

D.根據(jù)圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，知圓環(huán)的動能先增大后減小，則圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和先減小后增大，故D錯誤；

8.【答案】D

【解答】

重力做功W=mgh，h相等，由于m1>m2>m3，所以W1>W2>W3，故D正確，ABC錯誤。

9.【答案】A

【解答】

小球由A點運動到C點的過程中，小球下落的高度為h=13l，故重力做功WG=mgh=13mgl，重力做正功，重力勢能減少13mgl，故A正確，B、C、D錯誤．

10.【答案】C

【解答】

A.全過程中小物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能守恒，故A錯誤；

B.物體的動能先增大，后減小，小物體下落至高度h4時，物體的動能與h2時的動能相同，由彈簧振子運動的對稱性可知，在h4時加速度與h2時一樣大小為g，繼續(xù)下落至高度h5時，此時物體的加速度大于g，故B錯誤；

C.小物體下落至高度h4時，物體的動能與h2時的動能相同，由彈簧振子運動的對稱性可知，在h4時彈簧的彈力一定是重力的2倍；此時彈簧的壓縮量：Δx=2mgk，小物體從高度h2下降到h4，重力做功：W=mg·Δx=mg×2mgk，物體從高度h2下降到h4，重力做功等于彈簧的彈性勢能增加，所以小物體從高度h2下降到h【解答】A.圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達C處的速度為零，所以圓環(huán)先做加速度運動，再做減速運動，經(jīng)過B處的速度最大，此時加速度最小為零，所以加速度先減小后增大，故A錯誤；B.研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C過程，由動能定理得：mgh-Wf-W彈=0-0，在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A，則再次由動能定理得：-mgh+WCD.由B中的公式得：W彈=14mv2-mgh，所以在C處，彈簧的彈性勢能為：mgh-14m13.【答案】AC

【解答】

AB.外力對物體所做的總功為1900J-100J=1800J，是正功，則根據(jù)動能定理得：動能增加1800J，故A正確，B錯誤；

CD.重力對物體做功為1900J，是正功，則物體重力勢能減小1900J。故C正確，D錯誤；

14.【答案】BC

【解答】

AC、小球接觸彈簧后，彈簧的彈力先小于重力，小球的合力向下，加速度也向下，與速度方向相同，故小球做加速運動，因彈力逐漸增大，合力減小，加速度減小；隨著小球向下運動，彈簧的彈力增大，當彈簧的彈力大于重力后，小球的合力向上，加速度向上，與速度方向相反，小球做減速運動，彈力增大，合力增大，加速度也增大；當壓縮量最大時，物體的速度減小為零，故A錯誤，C正確；

B、在下落過程中，重力始終做正功，故重力勢能減小，彈力一直做負功，彈簧的彈性勢能一直增大，故B正確；

D、彈力對小球始終做負功，故D錯誤。

15.【答案】(1)④①③②；(2)1.29；M。

【解答】

(1)實驗中應(yīng)先將物塊推到最左側(cè)，測量壓縮量，再把紙帶向左拉直；先接通電源，穩(wěn)定后再釋放紙帶；故步驟為④①③②；

(2)由M紙帶可知，左側(cè)應(yīng)為與物塊相連的位置；由圖可知，兩點間的距離先增大后不變；故2.58段時物體應(yīng)脫離彈簧；則由平均速度可求得，其速度v=2.580.02×1