解析:选D 重力势能等于物体的重力与物体重心高度的乘积,故选项A、B都不对;重力势能具有相对性,零势能位置的选取是任意的,地面不一定是零势能位置,选项C错误;重力是物体与地球间的作用力,重力势能实际上也是地球与物体共有的,重力势能具有系统性,选项D正确。
2.(多选)关于重力势能,下列说法中正确的是( )
A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定
B.物体与参考平面的距离越大,它的重力势能也越大
C.一物体的重力势能从-5 J变化到-3 J,重力势能变大了
D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功
解析:选CD 重力势能的大小与参考平面的选择有关,A错误;当物体在参考平面的下方时,距离越大,重力势能越小,B错误;重力势能的正负号表示势能的相对大小,-5 J<-3 J,C正确;由重力做功与重力势能变化的关系WG=-ΔEp,得D正确。
3.质量为5 kg的钢球,从离地面100 m的高处自由下落1 s,1 s内钢球的重力势能减少了________ J,1 s末钢球的重力势能为________ J(选取地面为参考平面);如果选取地面上1 m处的水平面为参考平面,1 s末它的重力势能为______ J;如果选取自由下落的出发点所在水平面为参考平面,1 s末它的重力势能为________ J。(g=10 m/s2)
解析:1 s内钢球下落h=gt2=×10×12 m=5 m,
则WG=mgh=5×10×5 J=250 J,
重力势能减少了250 J,
此时钢球离地面的高度
h1=h0-h=(100-5)m=95 m。
取地面为参考平面,1 s末钢球的重力势能为
Ep1=mgh1=5×10×95 J=4 750 J;
若选离地面1 m高处的水平面为参考平面,则
Ep2=mgh2=5×10×(95-1)J=4 700 J;
若选自由下落的出发点所在水平面为参考平面,则
Ep3=mgh3=5×10×(-5) J=-250 J。