高一物理重力势能试题
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高一物理重力势能试题
1. 关于重力势能，下列说法中正确的是( )
A．重力势能的大小只由物体本身决定
B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
D．重力势能是物体和地球所共有的
【答案】D
【解析】根据Ep＝mgh知，重力势能由物体所受的重力和它所处的高度共同决定，故A错，重力势能是物体和地球组成的系统所共有的，故D正确．重力势能是相对量，只有相对一个参考平面，重力势能才有确定值，在地面上的物体，重力势能不一定为零，故C错．重力势能有正负，故B错．
2. 某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，则下列说法正确的是( )
A．从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功
B．从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功
C．从A到B重力做功mg(H＋h)
D．从A到B重力做功mgH
【答案】D
【解析】根据重力做功的特点，可知D正确．
3. 下面关于重力做功及重力势能的说法中，正确的是( )
A．两物体A、B，A的高度是B的2倍，那么A的重力势能也是B的2倍
B．如果考虑空气阻力，从某一高度下落一物体到达地面，物体重力势能的减少要比无阻力自由下落时重力势能减少得少
C．重力做功的多少，与参考平面的选取无关
D．相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题
【答案】CD
【解析】由重力势能的计算公式Ep＝mgh可知，重力势能由mg和h共同决定，故A错误；由ΔEp＝－mgh可知，重力势能的变化只与mgh有关，而与阻力无关，故B错误，C正确；虽然重力势能具有相对性，选择不同的参考平面，物体具有不同重力势能的数值，但这并不影响对重力势能的研究，故D正确，所以本题的正确选项为C、D.
4. 如图所示，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＝l，则小球由A点运动到C点的过程中，重力势能减小了多少？重力做功为多少？
【答案】mgl mgl
【解析】从A点运动到C点，小球下落h＝，故重力做功WG＝mgh＝mgl.重力势能的变化量ΔEp＝－WG＝－mgl，负号表示小球的重力势能减少了．
答案：mgl mgl
5. 升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为( )
A．mgh B．mgh＋mah
C．mah D．mgh－mah
【答案】A
【解析】重力势能的增加量等于物体克服重力做的功，A对，B、C、D错．
6. (2011年聊城高一检测)在同一高度，把三个质量相同的球A、B、C分别以相等的速率竖直上抛、竖直下抛和平抛、它们都落到同一水平地面上，则三个球在运动过程中，重力对它们做的功分别为WA、WB、WC、重力的平均功率分别为PA、PB、PC，、则它们的大小关系为 ( )
A．WA>WB＝WC，PA>PB＝PC
B．WA＝WB＝WC，PA＝PB＝PC
C．WA＝WB＝WC，PB>PC>PA
D．WA>WB>WC，PA>PB>PC
【答案】C
【解析】由重力做功特点知：WA＝WB＝WC；从抛出到落地的时间，由运动学知识点：tB
7. 要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质正立方体翻倒，推力对它做功至少为( )
A．mga B．mga/2
C．(＋1)mga/2 D．(－1)mga/2
【答案】D
【解析】推力对物体所做的功，增加了物体的重力势能，即WF＝ΔEp，ΔEp＝mg(a－a)＝mga，正确选项为D.
8. 如图所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧处于原长，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移(开始时弹簧处于原长)是H，则物体重力势能的增加量为( )
A．MgH B．MgH＋
C．MgH－ D．MgH－
【答案】C
【解析】物体离开地面时，弹簧伸长x＝
重物上升的高度h＝H－x
重力势能增加量Ep＝Mgh＝MgH－
所以正确答案为C.
9. 一条长为L、质量为m的匀质轻绳平放在水平地面上，现在缓慢地把绳子提起来．设提起前半段绳子时人做的功为W1，全部提起来时人做的功为W2，则W1∶W2等于( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶4
【答案】D
【解析】提起前半段绳子时人做的功W1＝mg×l＝mgl，提起全部绳子时人做的功为W2＝mg·l＝mgl，W1∶W2＝1∶4.所以答案选D.
10. 额定功率为80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度是20 m/s，汽车的质量是2 t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2 m/s2，运动过程中阻力不变，求：
(1)汽车受到的阻力多大？
(2)3 s末汽车的瞬时功率多大？
(3)汽车维持匀加速运动的时间是多少？
【答案】(1)4×103 N (2)48 kW (3)5 s
【解析】(1)在输出功率等于额定功率的条件下，当牵引力F等于阻力Ff时，汽车的加速度减小到零，汽车的速度达到最大，设汽车的最大速度为vmax，则汽车所受阻力为：
Ff＝＝ N＝4×103 N.
(2)设汽车做匀加速运动时，需要的牵引力为F′，根据牛顿第二定律有F′－Ff＝ma，解得F′＝Ff＋ma＝4×103 N＋2×103×2 N＝8×103 N
因为3 s末汽车的瞬时速度为v3＝at＝2×3 m/s＝6 m/s，所以汽车在3 s末的瞬时功率为P3＝F′v3＝8×103×6 W＝48 kW.
(3)汽车做匀加速运动时，牵引力F′恒定，随着车速的增大，输出功率逐渐增大，输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度vmax′，其数值为：
vmax′＝＝ m/s＝10 m/s.
根据运动学公式，汽车维持匀加速运动的时间
t＝＝ s＝5 s.
答案：(1)4×103 N (2)48 kW (3)5 s
