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课时作业(十四) 重力势能
一、单项选择题
1．如图，静止的物体沿不同的光滑轨道由同一位置滑到水平桌面上，轨道高度为H，桌面距地面高为h，物体质量为m，重力加速度为g，则以下说法正确的是( )
A．物体沿竖直轨道下滑到桌面上，重力势能减少最少
B．物体沿曲线轨道下滑到桌面上，重力势能减少最多
C．以桌面为参考平面，物体重力势能减少mgH
D．以地面为参考平面，物体重力势能减少mg(H＋g)
解析：重力做功与路径无关，所以无论沿哪条轨道下落，重力做功相同，重力做功W＝mgH，再由W＝－ΔEp，所以ΔEp＝－mgH，即物体重力势能减少mgH，故C正确，A、B、D错误．
答案：C
2．(2017·扬州高一月考)在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、斜抛，那么以下说法中正确的是( )
A．从抛出到落地过程中，重力对它们所做的功都相等
B．因物体的轨迹不同，重力做功不同
C．从抛出到落地过程中，重力对它们做功的平均功率都相等
D．如果考虑空气阻力，则从抛出到落地过程中，重力做功就不相等
解析：由于重力做功与路径无关，只与初、末位置高度差有关，三个小球初、末位置高度差相同，所以重力做功都相等，A正确，B、D错误；三个球在空中运动时间不一样，所以平均功率不相等，C错误．故正确选项为A.
答案：A
3．为了安全起见，跨河大桥通常建成拱形，如图所示，M、N为水平面上的两点，O点为拱桥的最高点，且最高点距离水平面的高度为h，一质量为m的卡车以恒定不变的速率由M经O到达N点，则( )
A．由于M、N在同一水平面上，则卡车在整个运动过程中重力始终不做功
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B．卡车的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功
C．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功
D．卡车的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功
解析：由M到O的过程中，卡车向高处运动，重力势能增加，重力做负功，由O到N的过程中，卡车向低处运动，重力势能减小，重力做正功，D正确．
答案：D
4．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是( )
解析：设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep－h图象为倾斜直线，B正确．
答案：B
二、多项选择题
5．有关重力势能的变化，下列说法中正确的是( )
A．物体受拉力和重力作用向上运动，拉力做功是1 J，但物体重力势能的增加量有可能不是1 J
B．从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛，落到地面上时，物体重力势能的变化是相同的
C．从同一高度落下的物体到达地面，考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的
D．物体运动中重力做功是－1 J，但物体重力势能的增加量不是1 J
解析：重力做功与经过的路径无关，与是否受其他力无关，只取决于始、末位置的高度差，再根据重力做功等于重力势能的减少量可知B、C正确，D错误．对于A选项，当物体加速运动时克服重力做功少于1 J，重力势能增加量少于1 J；物体减速运动时，克服重力做功即重力势能增加量大于1 J；只有物体匀速向上运动时，克服重力做功即重力势能增加量才是1 J，A正确．
答案：ABC
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6．如图所示，质量为m的小球在半径为R的半圆形轨道上来回运动，下列说法正确的是( )
A．若A、B等高，从A到B重力做功mg·2R
B．若A、B等高，从A到B重力做功为零
C．若轨道有摩擦，重力做的功最多是mgR
D．若轨道有摩擦，重力做的功可以大于mgR
解析：若A、B等高，从A到B，小球在竖直方向上的位移为零，故重力做功为零，A错、B对；小球下落的高度最大为R，故若轨道粗糙，重力做功最多是mgR，故C对、D错．
答案：BC
7．两个质量相等的小球A、B处在同一水平线上，当小球A被水平抛出的同时，小球B开始自由下落，不计空气阻力，则( )
A．在相等时间内，两小球的速度增量相等
B．在同一时刻，两小球的重力的功率不相等
C．在下落过程中，两小球的重力做的功不相等
D．在下落过程中，两小球重力的平均功率相等
解析：两小球的加速度均为重力加速度，相等时间内，速度增量相等，选项A正确；小球A重力的功率PA＝mgvAcosα＝mg·gt＝PB(α为小球A的速度与竖直方向的夹角)，选项B错误；在同一时间内，两小球下落的高度相等，由WG＝mgΔh知，重力做的功相等，选项C错误；因两小球下落用时相等，由P＝知，重力的平均功率相等，故选项D正确．
答案：AD
三、非选择题
8．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，重力势能减少了多少？重力做功为多少？
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解析：从A点运动到C点，小球下落h＝l
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
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