人教版高中物理必修二第4节重力势能综合测试

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第4节重力势能（满分100分，60分钟完成）班级姓名目的要求：.能推证重力做功与路径无关；.理解重力势能的概念，知道重力势能的相对性；.理解重力势能的变化和重力做功的关系；.了解弹力势能的概念。第I卷（选择题共48分）一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。.下列说法正确的有 （ ）A.外力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加B.弹簧的弹力做负功，弹簧的弹性势能增加C.重力做负功，物体的重力势能减少D.重物下落过程中，重力做正功，物体的重力势能增加.关于重力做功和重力势能的变化，下列说法中正确的是 （ ）A.当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少B.当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加C.重力做功的多少与参考平面的选择无关D.重力势能的变化与参考平面的选择有关.如图1所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端将物体缓慢提高h，不计弹簧的质量，则人做的功应 （ ）A.等于mghB.大于mghC.小于mghD.无法确定.质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放，落在地面后出现一个深度为h的坑，如图2所示，则在整个过程中A.重力对物体做功为mghB.物体的重力势能减少了mg（H+h）C.外力对物体做的总功为零D.地面对物体的平均阻力为mg（H+h）/h.下列说法中，正确的是 （ ）A.地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值B.从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或下抛，落到地面上时，物体的重力势能的变化是相同的C.在不同高度的物体具有的重力势能可能相同D.位于零势能参考平面以下的物体的重力势能一定小于在零势能参考平面以上的物体的重力势能.质量为2kg的小物体从高为3m、长为6m的斜面顶端由静止开始下滑，如图3所示，滑到底端时速度为6m/s,取g=10m/s2,则物体在斜面上下滑到底端的过程中 （ ）A.重力对物体做功60JB.物体克服摩擦力做功36JC.合力对物体做功36JD.物体的重力势能增加60J.如图4所示，一端固定在地面上的竖直轻弹簧，在它的正上方高H处有一小球自由落下，落在轻弹簧上，将弹簧压缩，如果分别为从H1和H2高处（H1>H2）释放小球，小球落到弹簧压缩的过程中获得的最大动能分别是Ek1、Ek2和对应的重力势能Ep1、Ep2的大小，下述正确的是 （ ）777T77^^77~^77图4Ek1<Ek2,Ep1>Ep2Ek1>Ek2,Ep1<Ep2Ek1<Ek2,Ep1=Ep2

D-Eki>Ek2,%=Ep2.质量为m的物体以初速度％沿水平面开始运动，起始点A与一轻弹簧O端距离为s，如图5所示。物体与水平面间的动摩擦因数为〃，物体与弹簧相碰后，弹簧的压缩量为％，则弹簧被压缩最短时，弹簧具有的弹性势能为 （）-WWW-%o5AI-AMKA.-mvA.-mv02—^mgx^2C.pmgsB.—mv02—^mg(s+%)^2D./img(s+%)第II卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。.将一个质量为10kg的物体从地面搬到离地面3m高的A处，再搬到离地面7m高的B处，若取A处的水平面为参考平面，那么物体在地面时的重力势能是 J，在A处的重力势能是 J,在B处的重力势能是 J,物体由地面被搬到B处，重力势能增加了___J（g取10m/s2）。.质量为m的物体沿倾角为e的光滑斜面下滑，t秒内其重力势能改变了。.质量为m，边长为。的均匀正方体木块，放于粗糙水平地面上，现对木块施力使其向一侧翻倒，则推倒木块至少需做的功为。.如图所示，长度为l、质量为m的均匀的绳，一段置于水平的光滑桌面上，另一段。垂于桌面下，当绳下滑全部离开桌面时，重力所做的功是.物体从离地面高度为H处从静止开始下落，由于物体在运动过程中受到空气阻力，则物体在下落过程中，动能和重力势能相等时的离地高度h中，动能和重力势能相等时的离地高度hH（填“大于”、“等于”或“小于”）2三、计算题：本大题共2小题，计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。三、14.（12分）如图7所示，一个质量为m的小球自高h处由静止落下，与水平面发生多次碰撞后，最后静止在水平面上.若小球在空中运动时，受到的阻力恒为小球重的5014.图715.(15分)有一质量不计的水桶，用它从10m深的井下装满10kg水后，用轻绳匀速提到井口，由于桶底有一小孔，在桶上升的过程中，平均每上升1m就有1kg水漏掉。(1)将这桶水从井底提升到井口的过程中，绳子的拉力做多少功？(2)如果用于提水的绳子的质量为m0=2kg不能忽略，且绳子长度L恰为10m,则本题答案又如何？(g取10m/s2)参考答案一、选择题：.【答案】AB【点拨】外力对弹簧做正功，实际上就是弹簧弹力做负功的过程，弹性势能增加，A、B正确；重力做负功，物体的重力势能增加，C错误；重物下落时重力做正功，物体的重力势能减少，D错误。.【答案】ABC【点拨】当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少，减少的重力势能等于重力做的功，A正确；当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加，增加的重力势能等于物体克服重力做的功，B正确；重力势能是相对的，但重力势能的变化是绝对的，重力做功的多少与重力势能的变化有关，重力做功的多少与参考平面的选择无关，C正确，D错误。.【答案】B【点拨】用手拉弹簧向上提物体的过程中，除物体的重力势能增加了mgh外，弹簧的弹性势能也增加了，拉力做的功应等于增加的重力势能mgh再加上增加的弹性势能。所以选项B正确。.【答案】BCD【点拨】重力势能的变化量与重力做功有关，外力对物体做的总功等于物体动能的变化量，而动能的变化量为零，根据动能定理，既然动能的变化量为零，所以整个过程重力做的正功和阻力做功相等。.【答案】BCD【点拨】重力势能的大小与零势能参考平面的选择有关，参考平面不同，同一物体在某一位置的重力势能也会不同，故不能说地球上的任何一个物体的重力势能都有一个确定的值，选项A错误；因为某一物体(设质量为m)从同一高度h处抛出落到地面时，物体重力势能的变化/Ep=Ep2-Ep1=0-mgh=-mgh，仅与m、h有关，与做什么样的运动无关，所以选项B正确；因为重力势能Ep=mgh-mh，所以当质量分别为m「m2的两个物体在不同高度h「h2处，若m1h1=m2h2,则它们具有的重力势能相同，选项C正确；因为物体在零势能参考平面上时重力势能为零，物体位于参考平面以下时其重力势能小于零，物体位于参考平面以上时重力势能大于零，所以选项D正确。.【答案】AC【点拨】由Wg=mgh=-%，可求得重力做功60J，物体重力势能减少60J.由动能定理W合=Wg-»=』Ek…=-X2X62J=36J可知，物体克服摩擦力所做的功W=W「-36J=24J,合力所做功为W.=36J。fg 合.【答案】D【点拨】小球以一定的初速度落到弹簧上将弹簧压缩，立即受到弹簧向上的弹力f(f是变力，f=kx,k为劲度系数，x为压缩量，f随形变量x的增大而增大)，开始时重力mg大于弹力f,小球仍向下加速运动，速度增大，当kx=mg(x=mg/k)时，小球所受合力为零，速度达到最大，获得最大动能。设弹簧原长为10,则

TOC\o"1-5"\h\z此时小球离地面高度为I-x=I一m，设弹簧的弹性势能为E’,则由功能关系知，重力所做功等于弹00k P性势能和动能增量之和，即mgHH-(I-等)］=E/+纥，因E,由x决定，x=mg相同，故E,相同，0kpkp k pmgEv大小由H决定，H越大则Ev越大，&>H，故Ev>Ev0•又重力势能E=mg(l一号)与H无关，故E}k k 12 k1k2 p 0k p1=E9°P2.【答案】B【点拨】动能的减小量用于内能增加和弹性势能增加，内能的增加量等于摩擦力做功的大小。二、填空、实验题：.【答案】一300；0；400；700【点拨】(略).【答案】-2mg212sin231【点拨】物体沿倾角为3的光滑斜面下滑时的加速度a=gsina,t秒内下滑的位移为s=-at2,故t秒内其1一重力势能的减少量为AE=mgh=mgs-sin3,解得：/=—mg212sin23°p p/"2.【答案】1mga(、5-1)^2-1a- 【点拨】推倒木块的过程中，重心上升的高度为h=(-a-1a)=a(v2-1)，推倒木块过程中至少需做的2 2 2功应等于木块增加的重力势能，即W=mgh=1mga«2-1)°F212.［答案］mg(l2-a2)21【点拨】取桌面处为重力势能的零势能参考面。设绳的质量为m，开始使绳下滑的力是a段绳所受的重力F=amg，此时绳的重力势能Ep1=-2xa=-野；当绳全部离开桌面时，绳的重力势能Ep2=1/ 1/ 411-mgx-=--mgl。重力所做的功等于重力势能的减少，所以，W=Ep1—Ep2=乙 乙mg(12-a2)°21.【答案】小于1一,【点拨】从开始下落到动能和势能相等位置，根据动能定理有：mg(H-h)-F(H-h)=-m@,已知mgh=-mv2,联立解得：h=H-F(H—h)<H°2 2 2mg2三、计算题：.【答案】50h【解析】设小球在空中通过的总路程为s,在全过程中，重力做功与路径无关，重力做正功为：Wg=项；全过程阻力始终做负功，阻力做的总的负功为：»=一全过程阻力始终做负功，阻力做的总的负功为：»=一FfS°对整个过程，根据动能定理，得:mgh—f=0解得：尸幽=50h。Ff说明：本题是一个多次往复运动的问题，求解的关键是寻找待求量在不断往复的运动过程中所遵循的规律。.【答案】（1）500J；（2）600J【解析】（1）由于桶中的水不断漏出，本题属于变力做功。在提水的过程中，水桶中水的质量的变化情况是：加=m—kh=10—h其中m为桶中原有水的质量，k为每米漏掉的水，h为桶上升的高度。可知桶中剩下水的质量是线性变化的，故可用求平均值的方法来