4.4势能 达标练习（Word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
4.4势能 达标练习（解析版）
1．关于重力做功和重力势能的变化，下列叙述正确的是（　　）
A．做竖直上抛运动的物体，在上升段，重力做负功，重力势能减少
B．做竖直上抛运动的物体，在下落段，重力做正功，重力势能增加
C．做平抛运动的物体，重力势能在不断减少
D．物体高度降低了，重力势能可能不变
2．滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功为2000J，物体克服阻力做功100J．则物体的（　　）
A．机械能减小了100J B．动能增加了2100J
C．重力势能减小了1900J D．重力势能增加了2000J
3．在深井里的同一点以相同的初动能将两个质量不同的物体竖直向上抛向井口，选取地面为零势能面，不计空气阻力，在它们各自达到最大高度时，下列说法中正确的是（ ）
A．质量大的物体势能一定大 B．质量小的物体势能一定大
C．两个物体的势能一定相等 D．两个物体的势能可能相等
4．芜湖轨道交通1号线长30.41km，目前完成热滑试验，进入调试阶段，为轨道交通正式运营做最后的准备工作。如图所示，是一辆正在转弯的轻轨列车，对于车内座椅上的一名乘客一定发生变化的物理量是（　　）
A．乘客受到的合外力大小 B．乘客的速度
C．乘客的动能 D．乘客的重力势能
5．质量为m的物体从离地面高度h1的A点由静止释放，落到离地面高度的h2的B点时，速度为v，已知重力加速度为g，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．若选择B点所处的水平面为参考平面，则物体在A点的重力势能大小为mgh1
B．若选择B点所处的水平面为参考平面，则物体在地面的重力势能大小为mgh2
C．若选择地面为参考平面，从A到B满足
D．参考平面的选取会影响物体在A、B两点的重力势能大小，进而影响物体从A到B重力做功的大小
6．对图中人拉弓射箭的情形说法正确的是（　　）
A．手对弦的力是由于手发生形变产生
B．手对弦的力大于弦对手的力，所以能拉弓
C．箭在离开弓之前一直做加速运动
D．拉弓过程中箭的弹性势能增加了
7．质量为m=1kg的小球，从离桌面H=1.5m高处由静止下落，桌面离地面高度为h=0.5m，如图所示，若以桌面为参考平面，重力加速度取10m/s2，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是（　　）
A．5J，减少15J B．-5J，减少20J
C．5J，增加10J D．-5J，增加20J
8．关于重力做功和重力势能，下列说法中正确的有（ ）
A．重力做功与路径有关
B．当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定减小
C．重力势能为负值说明其方向与规定的正方向相反
D．重力势能的大小与零势能参考面的选取有关
9．如图所示，撑竿跳是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿跳起的过程说法中正确的是（　　）
A．运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大
B．运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大
C．运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻，竿弹性势能最大
D．以上说法均有可能
10．关于重力做功和重力势能，下列说法中正确的是
A．当重力做正功时，物体的重力势能可以不变
B．当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定减小
C．重力势能的大小与零势能参考面的选取有关
D．重力势能为负值说明其方向与规定的正方向相反
11．将一个小球从水平地面竖直向上抛出，它在运动过程中受到的空气阻力大小恒定，其上升的最大高度为20m，则运动过程中小球的动能和重力势能相等时，其高度为（规定水平地面为零势能面）（　　）
A．上升时高于10m，下降时低于10m
B．上升时低于10m，下降时高于10m
C．上升时高于10m，下降时高于10m
D．上升时低于10m，下降时低于10m
12．关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是(　　)
A．弹簧越长，弹性势能就越大
B．弹簧越短，弹性势能就越小
C．在拉伸长度相同时，劲度系数k越大的弹簧，它的弹性势能越大
D．同一根弹簧在拉伸时的弹性势能可能会小于压缩时的弹性势能
13．如图所示，一个质量为m的小物块以某一速度从A点冲上倾角为30°的斜面，其运动的加速度为3g/4，小物块在斜面上上升的最大高度为h，则在这一过程中（ ）
A．重力势能增加了
B．机械能损失了
C．动能损失了mgh
D．物体所受的合外力对物体做功为
14．如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，将物体缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法错误的是（　　）
A．重力做功－mgh，重力势能减少mgh
B．弹力做功－WF，弹性势能增加WF
C．重力势能增加mgh，弹性势能增加FH
D．重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mgh
15．如图所示，在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m，长度为的绳子，绳子的悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，绳子的重力势能变化量为多少？重力对绳子所做的功为多少？（桌面离地面高度大于l）
16．如图所示，是小球做平抛运动轨迹中的一段，P、Q点在轨迹上．已知P点的坐标为（30，15），Q点的坐标为（60，40），小球质量为m=0.2kg，取重力加速度g=10m/s2，以抛出点所在水平面为零势能参考平面，求：
（1）小球做平抛运动的初速度v0的大小；
（2）小球在P点的速度vP的大小及重力势能EP．
参考答案
1．C
【详解】
根据重力势能的表达式，有
只要物体相对地面的高度增加了，重力势能便会增大，反之，便会减小。
故选C。
2．A
【详解】
A．除重力外，物体克服阻力做功100J，故机械能减小100J，故A正确；
B．外力对物体所做的总功为2000J-100J=1900J，是正功，则根据动能定理得：动能增加1900J．故B错误；
CD．重力对物体做功为2000J，是正功，则物体重力势能减小2000J．故C D错误；
3．B
【详解】
不计空气阻力，物体在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，对任一位置，都有 Ek+Ep=E机；由于两个物体各自的机械能守恒，所以它们到到最大高度时，动能为零，则此时重力势能等于E机；因选取地面为零势能面，在深井中同一高度，质量大的重力势能小，动能相同，所以，那么质量大的，机械能小，因此质量小的机械能大，则最高点时质量小的物体重力势能势能也一定大，故ACD错误，B正确．故选B．
【点睛】
本题要明确机械能守恒的条件，能熟练运用机械能守恒定律分析物体的动能和势能能的关系．
4．B
【详解】
由于轻轨列车正在转弯，若可看成在水平面做匀速圆周运动，则乘客受到的合外力作为向心力，大小不变，方向指向圆心，乘客的动能、重力势能均不变，乘客的速度始终沿切线方向，大小不变，方向时刻改变，故乘客一定发生变化的物理量是速度，B正确。
故选B。
5．C
【详解】
A．若选择B点所处的水平面为参考平面，根据重力势能的计算公式可知物体在A点的重力势能大小为
EP=mg（h1-h2）
故A错误；
B．若选择B点所处的水平面为参考平面，根据重力势能的计算公式可知物体在地面的重力势能大小为
EP=-mgh2
故B错误；
C．若选择地面为参考平面，小球从A到B运动过程中机械能守恒，则小球重力势能的减少等于小球动能的增加，即
故C正确；
D．重力势能是一个相对量，参考平面的选取会影响物体在A、B两点的重力势能大小，但重力做功与零势能面选取无关，只与初末位置高度差有关，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．手与弦间力的作用是相互的，所以手对弦的力是由于手发生形变产生，故A正确；
B．手与弦之间的作用是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故B错误；
C．箭在离开弦之前，受到弹力和空气阻力的作用，根据牛顿第二定律可知，先做加速运动在做减速运动，故C错误；
D．拉弓过程中弦的弹性势能增加了，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
若以桌面为参考平面，小球落地时的重力势能为
整个下落过程中
重力势能较少20J。
故B正确。
故选B。
8．D
【详解】
根据重力做功只与初末位置有关，而与路径无关，A错误；物体克服重力做功时，物体的重力势能增加，B错误；重力势能为负值说明其在规定的零势能面下方，C错误；选择不同的零势能参考面，得到的值不同，D正确．
9．C
【详解】
A．撑竿的形变量越大时，弹性势能越大，撑竿刚与地面接触时，没有发生形变，弹性势能为零，故A错误；
B．运动员撑竿跳起到达最高点时，竿的形变为零，弹性势能为零，故B错误；
CD．撑竿的形变量最大时，弹性势能最大，手握撑竿从地面跃起后，到最高点以前的某位置时，撑竿的形变量最大，撑竿的弹性势能最大，故C正确，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
当重力做正功时，物体的重力势能减小，选项A错误；当物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加，选项B错误；重力势能的大小与零势能参考面的选取有关，选项C正确；重力势能为负值说明物体在零势能点以下，选项D错误.
11．A
【详解】
我们以10m这一高度作为比较对象，在这一高度，小球的重力势能为在最高点势能的一半，又小球上升过程中受到的合力不变，小球在这一高度的动能也为它在开始位置时动能的一半，但在上升过程中小球要克服空气阻力做功，因此其最大动能要大于最大势能，于是小球在10m这一高度的动能大于势能，所以小球的动能与势能相等的位置应在高于10m处，类似地分析小球在下降时的情况可知小球在下降时其动能和势能相等的位置应在低于10m处。
故选A。
12．CD
【详解】
当弹簧变长时，它的弹性势能不一定增大，若弹簧处于压缩状态时，弹簧变长时弹簧的弹性势能减小．故A错误．若处于压缩状态时，弹簧变短时，弹簧的弹性势能增大．故B错误．由EP=Kx2得知，在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大．故C正确．弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，弹簧在拉伸时的弹性势能可能会小于压缩时的弹性势能．故D正确．故选CD．
13．BD
【详解】
A项：重力做功为WG=-mgh，所以重力势能增加mgh，故A正确；
B、C、D项：合力F合＝ma＝，根据动能定理，，所以动能减小，重力势能增加mgh，则机械能减小，故B正确，C错误D正确
14．ABC
【详解】
重力所做的功为
由于重力做负功，所以重力势能增加，物体缓缓提高说明速度不变，所以物体动能不发生变化，根据功能关系得
所以弹性势能增加，所以弹力做功为
故ABC错误，D正确。
本题选错误的，故选ABC。
15．，
【详解】
取桌面为参考平面，刚开始时绳子的重力势能
当绳子刚好全部离开桌面时，绳子的重力势能
则
负号表示绳子的重力势能减少了。由
知，重力所做的功为。
16．（1）3m/s （2）3.61m/s ；-0.4J
【详解】
试题分析：（1）设小球从0到P点的运动时间为t，对平抛运动，由运动的合成与分解有：
水平方向： ①
竖直方向： ②
联解①②得：t=0.1s，v0=3m/s ③
（2）设小球从抛出到运动到P点的时间为t′，从P点运动到Q点，竖直方向为匀变速直线运动，有：
或 ④
⑤
⑥
⑦
联解得： ⑧
⑨
考点：平抛运动的规律；重力势能