2020-2021學年人教版（2019）必修第二冊8.2重力勢能 課時作業(yè)14（含解析）  1．圖示為兒童蹦極的照片，兒童綁上安全帶，在兩根彈性繩的牽引下上下運動。在兒童從最高點下降到最低點的過程中（　?。?/span>A．重力對兒童做負功B．兒童的重力勢能減少C．兒童重力的功率一直減少D．兒童剛接觸蹦床時速度達到最大2．2003年10月15日9時，我國神州五號宇宙飛船把中國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場。在返回艙減速下降軟著陸的過程中，下列說法中正確的是（　　）A．重力做負功，重力勢能減小B．重力做正功，重力勢能增大C．合力做負功，動能減小D．合力做正功，動能增大3．如圖所示，木板可繞固定的垂直紙面的水平軸O轉(zhuǎn)動，木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置的過程中，木板上重為5N的物塊始終相對于木板靜止，在這一過程中，物塊的重力勢能減少了4J。用FN表示物塊受到的支持力，用Ff表示物塊受到的摩擦力，以下判斷正確的是（　?。?/span>A．物塊降低了1.25m B．FN對物塊不做功C．Ff對物塊不做功 D．FN和Ff對物塊都不做功4．如圖所示，質(zhì)量為m的物體在外力作用下從a點分別沿abc和adc軌跡運動到其左下方的c點。已知a點與c點間的高度差為h，物體兩次運動的時間均為t，重力加速度為g，則以下說法中正確的是（　?。?/span>A．物體沿abc軌跡運動時，重力勢能先減小后增大B．兩次運動過程中重力做功的平均功率相等C．物體沿abc軌跡運動時，重力做功大于mghD．物體沿adc軌跡運動時，重力做功大于mgh5．在同一高度，把三個質(zhì)量相同的球A，B，C分別以相等的速率豎直上拋，豎直下拋和平拋，它們都落到同一水平地面上，則三個球在運動過程中，重力對它們做的功分別為WA，WB，WC，重力的平均功率分別為PA，PB，PC，則它們的大小關系為（　　）A．WA＞WB=WC，PA＞PB=PC B．WA=WB=WC，PA=PB=PCC．WA=WB=WC，PA＞PB＞PC D．WA=WB=WC，PB＞PC＞PA6．如圖所示，一個物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過程中以下說法正確的是（　?。?/span>A．物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比 B．物體連續(xù)向墻壁運動相同的位移，彈力做的功相等C．彈力對物體做正功，彈簧的彈性勢能減小 D．彈力對物體做負功，彈簧的彈性勢能增加7．根據(jù)生活經(jīng)驗可知，處于自然狀態(tài)的水都是往低處流的，當水不再流動時，水面應該處于同一高度。在著名的牛頓“水桶實驗”中發(fā)現(xiàn)：將一桶水繞豎直固定中心轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定時水面呈凹狀，水桶截面圖如圖所示。這一現(xiàn)象可解釋為，以桶為參考系，其中的水除受重力外，還受到一個與轉(zhuǎn)軸垂直的“力”，其方向背離轉(zhuǎn)軸，大小與到軸的垂直距離成正比。水面上的一個小水滴在該力作用下也具有一個對應的“勢能”，在重力和該力的共同作用下，水面上相同質(zhì)量的小水滴最終將具有相同的總勢能。根據(jù)以上信息可知，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．該“力”對水面上小水滴做功與路徑有關B．小水滴沿水面向上移動時，該“勢能”不變C．小水滴沿水面向上移動時，重力勢能的增加量等于該“勢能”的減少量D．小水滴沿水面向上移動時，受到重力和該“力”的合力大小不變8．一個人站在陽臺上，以不同的速率，分別把三個質(zhì)量相同的球在同一位置豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計空氣阻力，則三個球從拋出到落地的過程中，重力勢能的變化量中（　?。?/span>A．上拋球最大B．下拋球最大C．平拋球最大D．三球一樣大9．關于勢能的下列說法正確的是（　　）A．放在地面上的物體所具有的重力勢能一定等于零B．將質(zhì)量為m的物體勻速舉高h，重力勢能增加mghC．發(fā)生形變的物體，一定都具有彈性勢能D．彈簧在拉伸時彈性勢能不可能等于壓縮時的彈性勢能10．一中學生從二樓走到一樓，其重力勢能減少了近（　　）A．10J B．1×102J C．1×103J D．1×104J11．如圖所示，一個物體放在光滑的水平面上，在與水平方向成θ角斜向上的拉力F作用下沿水平面運動的位移為s，若物體的質(zhì)量為m，則（　　）A．力F做的功為Fscos θ B．力F做的功為Fssin θC．拉力不做功 D．重力做的功為mgs12．如圖所示，一個質(zhì)量m=25kg的小孩從高度h=3.0m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時的速度大小v=2.0m/s，g取10m/s2．關于小孩所受各力對小孩做的功，下列計算結(jié)果中正確的是（　?。?/span>A．重力做功500JB．支持力做功50JC．阻力做功700JD．合力做功50J 13．如圖所示，一個小球在真空中做自由落體運動，另一個同樣的小球在黏性較大的油中由靜止開始下落。它們都由高度為h1的地方下落到高度為h2的地方。在這兩種情況下，下列說法正確的是（　?。?/span>A．動能的變化相等 B．重力勢能的變化相等C．重力做的功相等 D．重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能14．如圖所示，一質(zhì)量為m的小球固定在輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧的另一端固定在O點處，將小球拉至A處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到O點正下方B點時速度為v，A、B之間的豎直高度差為h，則（　?。?/span>A．由A到B重力做功為mghB．由A到B重力勢能減少C．由A到B小球克服彈力做功為mghD．小球到達位置B時彈簧的彈性勢能為mgh－15．一質(zhì)量為m=50kg的滑雪運動員由某一高度無初速沿直線下滑，經(jīng)測量可知出發(fā)點距離底端的高度差為h=30m，斜坡的傾角大小為θ=30°，該運動員在下滑的過程中所受的摩擦力大小為f=200N，重力加速度g取10m/s2。則（　?。?/span>A．合力對運動員所做的功為3000JB．摩擦力對運動員所做的功為12000JC．重力對運動員所做的功為15000JD．支持力對運動員所做的功為J  16．如圖所示，質(zhì)量分布均勻的小球，質(zhì)量為m，半徑為R；傾角α=45°的斜面體質(zhì)量為M，放置在水平面上．在水平推力作用下，使斜面體底角剛好與墻角接觸，撤去推力后小球和斜面體均做勻加速直線運動，直到小球恰好落地．不計一切摩擦，重力加速度為g．（tan22.5°=）求： （1）靜止時，水平推力F；（2）撤去推力后，小球重力勢能的變化量；（3）撤去推力后，斜面體勻加速運動的時間．17．兩個底面積都是的圓桶放在同一水平面上，桶內(nèi)裝水，水面高度分別為和，如圖所示，已知水的密度為?，F(xiàn)把連接兩桶的閥門打開，不計摩擦阻力，當兩桶水面高度相等時，水的重力做功多少？重力勢能變化多少？18．如圖所示，質(zhì)量為70kg的滑雪運動員，沿傾角為 30度的斜坡下滑80m，若運動員運動過程中受到的阻力為60N，求這一過程中運動員所受各力做的功和總功。（g取10m/s2）19．一轉(zhuǎn)動裝置如圖所示，四根輕繩OA、OC、AB和CB與兩小球以及一小滑塊連接，輕繩長均為L，球和滑塊的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小滑塊緩慢上升．忽略一切摩擦和空氣阻力，（重力加速度為g，，）求(1)當OA與豎直方向成角時，裝置轉(zhuǎn)動的角速度；(2)當OA與豎直方向成角緩慢增大到與豎直方向成角時，求在這個過程中A、B增加的重力勢能分別是多少；外界對轉(zhuǎn)動裝置所做的功W是多少？
參考答案1．B【詳解】AB．從最高點下降到最低點的過程中，重力做正功，重力勢能減小，A錯誤，B正確；C．從最高點下降到最低點的過程中，先加速后減速，因此重力的功率先增加后減小，C錯誤；D．從最高點下降到最低點的過程中，先加速后減速，因此兒童剛接觸蹦床時速度不是最大，D錯誤。故選B。2．C【詳解】AB．在返回艙減速下降軟著陸的過程中，高度下降，重力做正功，則重力勢能減小，選項AB錯誤；CD．在返回艙減速下降軟著陸的過程中，加速度向上，合外力向上，則合外力做負功，動能減小，選項C正確，D錯誤。故選C。3．C【詳解】A．由重力勢能的表達式重力勢能減少了4J，而解得故A錯誤；B．物塊下降過程中支持力FN與速度總是反向，故對物塊做負功，故B錯誤；C．摩擦力與速度總是垂直，故不做功，故C正確；D．FN對物塊做負功，Ff對物塊不做功，故D錯誤。故選C。4．B【詳解】A．物體沿abc運動時，高度先增大后減??；故重力勢能先增大后減?。还?/span>A錯誤；BCD．重力做功和路徑無關，取決于初末兩點間的高度差，故兩種情況下重力做功相等，均為mgh，由于時間相等，所以重力的平均功率相等；故B正確，CD錯誤；故選B。5．D【詳解】三個質(zhì)量相同的球的初末位置高度差相同，重力做功與路徑無關，故有平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，上拋的時間最長，下拋的時間最短，故有根據(jù)功一定時，時間越長，平均功率越小，故故ABC錯誤，D正確。故選D。6．D【分析】 【詳解】 A．彈簧的彈力為 F=kx，彈力做功表達式可見物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量平方成正比，故A錯誤；B． 物體向墻壁運動相同的位移，彈力大小不同，故彈力做功不相等，故B錯誤；CD． 物體向左運動，彈力方向向右，故彈力對物體做負功，彈簧的彈性勢能增加，故C錯誤，D正確。故D正確。 7．C【詳解】A．由于該“力”做功與重力做功類似，所以該“力”對水面上小水滴做功與路徑無關，故A錯誤；B．由于該“力”與轉(zhuǎn)軸垂直，所以小水滴沿水面向上移動時該力的方向與位移方向夾角小于90°，該力做正功，該勢能減小，故B錯誤；C．由能量守恒可知，小水滴具有的重力勢能和該“力”對應的勢能之和不變，小水滴沿水面向上移動時，重力勢能增加，該“勢能”減小，所以小水滴沿水面向上移動時，重力勢能的增加量等于該“勢能”的減少量，故C正確；D．以桶為參考系，小水滴處于平衡狀態(tài)，小水滴受重力，與轉(zhuǎn)軸垂直且背離轉(zhuǎn)軸的力，水面的支持力，由于水面的支持力方向與水面垂直，所以水面上的小水滴受到重力和該“力”的合力一定與水滴所在水面垂直，小水滴沿水面向上移動時，加速度向上，處于超重狀態(tài)，偏向下的合力減小，即重力和該“力”的合力應該減小，故D錯誤。故選C。8．D【詳解】由于不計空氣的阻力，初、末位置相同；重力做功相同，故重力勢能的變化量一樣大，故D正確，ABC錯誤。故選D。9．B【詳解】A．由于不一定以地面為參考平面，故地面上的物體重力勢能不一定為零，故A錯誤；B．將質(zhì)量為m的物體勻速舉高h，克服重力做功mgh，則物體的重力勢能增加mgh，B正確；C．發(fā)生彈性形變的物體一定都具有彈性勢能；發(fā)生形變的物體，若是非彈性形變，則不一定具有彈性勢能，C錯誤。D．彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量有關，在拉伸長度與壓縮長度相同時，它的彈性勢能相同，故D錯誤。故選B。10．C【詳解】根據(jù)功能關系可知，重力勢能的減小量等于重力做的功，一個中學生大約40kg，一層樓高約3m，所以重力勢能的減小量為即重力勢能減少了近1×103J，故ABD錯誤，C正確。故選C。11．A【詳解】ABC．力做功為故A正確，BC錯誤；D．豎直方向沒有發(fā)生位移，故重力做功為0，故D錯誤。故選A。12．D【詳解】A．重力做功為故A錯誤；B．支持力始終與運動方向垂直，不做功，故B錯誤；C．對整段運動運用動能定理分析故阻力做功為-700J，故C錯誤；D．合外力做的功等于動能變化量，故合力做功50J，故D正確。故選D。13．BC【詳解】A．在真空中只有重力做功，在液體中還有阻力做功，可知總功不等，由動能定理可知動能變化不相等，故A錯誤；BC．兩球下落高度相同，由W=mgh可知，重力做功相等，重力勢能的變化量等于重力做的功，可知重力勢能的變化相等，故BC正確；
D．在真空中，機械能守恒，重力勢能完全轉(zhuǎn)化為動能，而在液體中，阻力做功，機械能不守恒，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，故D錯誤。
故選BC。14．AD【詳解】A．重力做功只與初末位置的高度差有關，則由A至B重力功為，故A正確；B．由A至B重力做功為，則重力勢能減少，小球在下降中小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈性勢能，所以故B錯誤；C．根據(jù)動能定理得所以由A至B小球克服彈力做功為，故C錯誤；D．彈簧彈力做功量度彈性勢能的變化，所以小球到達位置B時彈簧的彈性勢能為故D正確。故選AD。15．AC【詳解】由于滑雪運動員的高度下降了，則重力對滑雪運動員所做的功為代入數(shù)據(jù)解得摩擦力對運動員所做的功為代入數(shù)據(jù)得由于支持力的方向與運動員的運動方向始終垂直，則支持力對運動員所做的功為零，即合外力對運動員所做的功為代入數(shù)據(jù)解得故AC正確，BD錯誤。故選AC。16．（1）mg（2）-mgR（3）【詳解】（1）對小球分析：受到重力mg、墻壁的彈力F1、斜面體的支持力F2．

由平衡條件得F1=mgtanα=mg再對整體分析：重力（m+M）g、地面的支持力FN、墻壁的彈力F1、水平推力F
對整體，由平衡條件得 F=F1=mg（2）撤去推力后，小球重力勢能的變化量△Ep=-mg△h如圖所示，由幾何關系得到小球的重心位置下降了△h=2Rcos45°=R，所以△Ep=-mg△h=-mgR
（3）撤去水平推力F后小球豎直向下加速運動，斜面體水平向右加速運動，設加速度分別為a1和a2．根據(jù)牛頓第二定律得
對小球有 mg-F0cosα=ma1對斜面體有 F0sinα=Ma2兩者的關系為可得由幾何關系得到斜面體發(fā)生的位移x=2Rcos45°又 x=a2t2解得17．水的重力做功，重力勢能減少【詳解】圓桶中水的總質(zhì)量為，對于圓桶中的水，當兩邊水面高度相等時，相當于質(zhì)量為的水下降了，水的重力做功水的重力勢能變化負號表示減少。18．WG =28000J， WFN =0J , Wf = -4800J , W總 =23200J【詳解】物體受重力、支持力及阻力的作用；重力做功WG=mgh=70×10×80sin30°J=28000J阻力做功Wf=-fL=-60×80J=-4800J支持力和運動方向相互垂直，故支持力不做功WFN =0J合外力做功W=WG+Wf=28000J-4800J=23200J【點睛】本題中考查功的計算，要注意若是阻力做功，則功一定是負值；同時注意總功的計算等于各力做功的代數(shù)和。19．(1)  (2) ;   ; 【解析】【詳解】（1）對小球A：豎直方向：水平方向：對滑塊：    聯(lián)立解得：   （2）當OA與豎直方向成37°角緩慢增大到與豎直方向成53°角時，對小球A：豎直方向：            水平方向：           對滑塊：解得： 由     可得【點睛】本題綜合考查了動能定理、牛頓第二定律、共點力平衡的運用，當裝置轉(zhuǎn)動時，抓住滑塊平衡，小球在豎直方向上平衡，水平方向上的合力提供向心力進行求解．

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2 重力勢能

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