重力勢能概念與計(jì)算試卷一、選擇題（每題5分，共30分）關(guān)于重力勢能的概念，下列說法正確的是（）A.重力勢能的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)B.重力勢能的大小與物體的高度無關(guān)C.重力勢能是物體和地球共有的D.重力勢能的大小與參考平面的選擇無關(guān)質(zhì)量為2kg的物體從離地面3m高處自由下落，取地面為參考平面，重力加速度g=10m/s2，則物體落地時(shí)的重力勢能為（）A.0JB.60JC.-60JD.無法確定質(zhì)量為m的物體在豎直方向上運(yùn)動，其位置坐標(biāo)隨時(shí)間變化的關(guān)系為y=2t2+3t+5（m），取g=10m/s2，以y=0為參考平面，則t=2s時(shí)物體的重力勢能為（）A.m(2×22+3×2+5)×10B.m(2×22+3×2+5)×(-10)C.m(2×2+3)×10D.m(2×2+3)×(-10)如圖所示，質(zhì)量為1kg的小球從A點(diǎn)沿光滑軌道運(yùn)動到B點(diǎn)，A點(diǎn)離地面高度為5m，B點(diǎn)離地面高度為2m，取地面為參考平面，重力加速度g=10m/s2，則小球從A到B的過程中重力勢能的變化量為（）A.30JB.-30JC.70JD.-70J質(zhì)量相同的兩個(gè)物體，分別沿傾角為30°和60°的光滑斜面從同一高度由靜止滑下，到達(dá)斜面底端時(shí)，兩物體重力勢能的變化量之比為（）A.1:1B.1:2C.2:1D.無法確定關(guān)于重力做功與重力勢能變化的關(guān)系，下列說法正確的是（）A.重力做正功，重力勢能增加B.重力做負(fù)功，重力勢能減少C.重力做功的多少與參考平面的選擇有關(guān)D.重力勢能的變化量等于重力做功的負(fù)值二、填空題（每空4分，共40分）質(zhì)量為5kg的物體放在離地面高為4m的桌面上，取桌面為參考平面，重力加速度g=10m/s2，則物體的重力勢能為______J；若取地面為參考平面，物體的重力勢能為______J。重力勢能的單位是______，符號是______。重力勢能是______（填“標(biāo)量”或“矢量”）。一個(gè)物體從高處自由下落，在下落過程中，重力做______（填“正功”或“負(fù)功”），重力勢能______（填“增加”或“減少”）。質(zhì)量為m的物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動，其重力勢能______（填“增加”“減少”或“不變”），原因是______。質(zhì)量為10kg的物體在豎直向上的拉力作用下勻速上升了5m，重力加速度g=10m/s2，則此過程中重力做的功為______J，重力勢能的變化量為______J。三、計(jì)算題（每題15分，共30分）如圖所示，質(zhì)量為3kg的物體從傾角為37°的斜面頂端由靜止開始下滑，斜面長為5m，斜面的動摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。取斜面底端為參考平面，求：（1）物體在斜面頂端時(shí)的重力勢能；（2）物體滑到斜面底端時(shí)的重力勢能；（3）物體從斜面頂端滑到底端的過程中重力勢能的變化量。質(zhì)量為2kg的小球用長為1m的輕繩懸掛于O點(diǎn)，現(xiàn)將小球拉至與O點(diǎn)等高的A點(diǎn)由靜止釋放，重力加速度g=10m/s2，取O點(diǎn)所在平面為參考平面，求：（1）小球在A點(diǎn)時(shí)的重力勢能；（2）小球運(yùn)動到最低點(diǎn)B時(shí)的重力勢能；（3）小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，重力做的功和重力勢能的變化量。四、綜合應(yīng)用題（每題20分，共40分）質(zhì)量為m的物體在豎直平面內(nèi)沿半徑為R的光滑圓形軌道運(yùn)動，如圖所示。物體經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的速度為v，重力加速度為g。取圓心O為參考平面，求：（1）物體在最高點(diǎn)時(shí)的重力勢能；（2）物體在最低點(diǎn)時(shí)的重力勢能；（3）物體從最高點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中，重力做的功和重力勢能的變化量；（4）若物體在最高點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為mg，求物體在最高點(diǎn)時(shí)的速度v。如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平拉力F的作用下沿粗糙水平地面向右運(yùn)動，已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g=10m/s2。物體在A點(diǎn)時(shí)的速度為2m/s，到B點(diǎn)時(shí)的速度為4m/s，A、B兩點(diǎn)間的距離為3m。取A點(diǎn)所在平面為參考平面，求：（1）物體從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，重力做的功；（2）物體在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)的重力勢能；（3）若物體在運(yùn)動過程中高度上升了1m，重力勢能的變化量為多少？五、拓展探究題（30分）某同學(xué)為了探究重力勢能與哪些因素有關(guān)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)器材：質(zhì)量不同的實(shí)心鐵球A、B（mA>mB），相同的沙箱，刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟：①將沙箱放在水平地面上；②將鐵球A從高度h1處由靜止釋放，使其落入沙箱中，測量沙箱陷入沙中的深度d1；③將鐵球A從高度h2（h2>h1）處由靜止釋放，使其落入沙箱中，測量沙箱陷入沙中的深度d2；④將鐵球B從高度h1處由靜止釋放，使其落入沙箱中，測量沙箱陷入沙中的深度d3。請回答下列問題：（1）該實(shí)驗(yàn)中，通過比較______來比較重力勢能的大?。唬?）步驟②和③是為了探究重力勢能與______的關(guān)系；（3）步驟②和④是為了探究重力勢能與______的關(guān)系；（4）若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)d2>d1，則說明______；（5）若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)d1>d3，則說明______；（6）該實(shí)驗(yàn)中存在哪些不足之處？請?zhí)岢龈倪M(jìn)建議。六、附加題（20分）質(zhì)量為m的物體在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，其平衡位置在O點(diǎn)，振幅為A，重力加速度為g。取平衡位置O為參考平面，求物體在振動過程中的最大重力勢能和最小重力勢能，并分析重力勢能隨時(shí)間變化的規(guī)律。七、選做題（每題15分，共30分）如圖所示，質(zhì)量為1kg的物體在豎直平面內(nèi)沿光滑軌道ABC運(yùn)動，AB段為半徑R=1m的四分之一圓弧，BC段為水平軌道。物體從A點(diǎn)由靜止釋放，重力加速度g=10m/s2，取B點(diǎn)為參考平面，求：（1）物體在A點(diǎn)時(shí)的重力勢能；（2）物體到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的重力勢能；（3）物體在BC段運(yùn)動過程中重力勢能的變化情況。質(zhì)量為m的雨滴從離地高H處由靜止開始下落，由于空氣阻力的作用，雨滴最終以速度v勻速下落。已知重力加速度為g，取地面為參考平面，求：（1）雨滴下落過程中重力勢能的減少量；（2）雨滴克服空氣阻力做的功；（3）雨滴落地時(shí)的動能。八、開放題（20分）結(jié)合生活實(shí)際，舉例說明重力勢能在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，并分析其工作原理。要求至少舉出3個(gè)例子，每個(gè)例子的分析不少于100字。九、實(shí)驗(yàn)題（25分）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材包括：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘、紙帶、刻度尺、鐵架臺等。（1）實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有______；（2）實(shí)驗(yàn)中需要計(jì)算的物理量有______；（3）實(shí)驗(yàn)中存在的誤差主要有哪些？如何減小誤差？（4）寫出驗(yàn)證重力勢能與動能轉(zhuǎn)化關(guān)系的表達(dá)式。十、分析題（20分）質(zhì)量為m的物體在豎直方向上受到拉力F的作用，其速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。取t=0時(shí)刻物體的位置為參考平面，重力加速度為g。（1）分析0~t1時(shí)間內(nèi)物體的運(yùn)動情況；（2）計(jì)算0~t1時(shí)間內(nèi)物體重力勢能的變化量；（3）計(jì)算0~t1時(shí)間內(nèi)重力做