4.4势能 课时检测（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
4.4势能 课时检测（解析版）
1．如图所示，小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾，尽情嬉耍.在小朋友接触床面向下运动的过程中，蹦床弹性势能的变化情况是
A．增大 B．不变 C．减小 D．无法确定
2．如果以某水平面为重力势能的零势能面，将一质量为的小球从该水平面上方高处由静止释放。则小球的重力势能随小球下落高度的变化规律正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．图为苹果自由下落时频闪照片的效果图，第一次闪光时苹果位于O点，第二、第三、第四次闪光时苹果分别位于A、B、C三点。已知，，，频闪仪的闪光周期为T。描述苹果运动和能量的下列物理量中，属于矢量的是（　　）
A．路程 B．时间 C．重力势能 D．加速度
4．弹簧发生弹性形变时产生了弹力，具有了弹性势能。弹簧的弹力可对外做正功，也可对外做负功，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能变化；弹簧的弹性势能变化，弹簧的弹力必做功。下列关于弹簧弹力的功、弹簧弹性势能及其变化的下列说法正确的是（　　）
A．弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能增加
B．弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能减少
C．弹簧的弹力做功为零的过程中，弹簧的弹性势能一定保持不变
D．同一弹簧的伸长量与压缩量相等时，弹簧的弹性势能也相等
5．在一楼的甲认为静止放在二楼窗台的花盆有安全隐患具有能量，可以做功。在三楼的乙看同一个花盆认为它没有做功本领。造成甲乙观点分歧的最合理解释是（　　）
A．重力做功是相对的 B．重力做功只与初末位置有关
C．重力势能是相对的 D．重力势能改变量与参考面无关
6．一根长L=2m，重力G=200N的均匀木杆放在水平地面上，现将它的一端从地面抬高1m，另一端仍搁在地面上，则物体重力势能的变化量为（　　）
A．50 J B．100 J C．200 J D．400 J
7．在离地面4米高的天花板下用一根长为1m的绳吊着一个10N的物体，若取地面为重力势能零势能面，则该物体的重力势能为（　　）
A．10J B．30J C．40J D．无法确定
8．物体仅在拉力、重力作用下竖直向上做匀变速直线运动，重力做功-2J，拉力做功3J，则下列说法正确的是（　　）
A．物体的重力势能减少2J B．物体的动能增加3J
C．物体的动能增加1J D．物体的机械能增加1J
9．如图所示为某人的滑雪情景，他先沿倾斜坡面由静止开始下滑，平滑进入水平面后再滑行一段距离停止。若滑雪板与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，则运动过程中某人的重力势能Ep、动能Ek和时间t的关系中可能正确的是（　　）
A．B．C． D．
10．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上（相当于10层楼）高度的桥梁、塔顶等上方， 一条长弹性绳-端固定， 另一端绑在踝关节处，跳跃者两臂伸开、双腿并拢、头朝下离开跳台，图甲为蹦极的场景。一游客从蹦极台下落的速度位移图像如图乙所示，游客及携带装备的总质量为75kg，弹性绳原长为10m，下落15m时游客速度最大，已知弹性绳的弹力与伸长盘的关系符合胡克定律，不计空气阻力和弹性绳的重力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　）
A．弹性绳的劲度系数为150N/m
B．下落过程游客始终处于失重状态
C．下落过程弹性绳的弹力一直增大
D．下落l5m时弹性绳的弹性势能最大
11．身高约1.7m的高中男生在学校体育课完成“引体向上测试”，该同学在1min内完成了10次“引体向上”，每次“引体向上”都使自己的整个身体升高一个手臂的高度，且每次“引体向上”都需要2s才能完成，则该同学在整个测试过程中克服重力做功的平均功率约为（　　）
A．10W B．30W C．60W D．180W
12．质量为m的物体在竖直向上的恒定拉力F的作用下，由静止开始向上运动高度h，所受空气阻力恒为f，重力加速度为g，此过程中下列说法正确的是（　　）
A．物体的动能增加了(F-mg-f)h B．物体的重力势能减小了mgh
C．物体的重力做功为mgh D．物体的加速度为
13．一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是
A．沿AB面重力做功多
B．沿两个面重力做的功相同
C．沿AB面重力势能减少多
D．沿两个面减少的重力势能相同
14．在一次演示实验中，一个压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一个小球，测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滚动的距离L如下表所示由此表可以归纳出小球滚动的距离L跟弹簧压缩的距离d之间的关系，并猜测弹簧的弹性势能跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是选项中、是常量　　
实验序号 1 2 3 4
A． B． C． D．
15．一质量为2kg的物块，在竖直方向的拉力作用下运动的图像如图所示向上为运动的正方向，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是　　
A．4s时克服重力做功的功率为80W B．前6s内物块的重力势能先增大后减少
C．前2s内拉力的功率变大 D．5s时物块的动能为4J
16．上海中心大厦建筑主体为118层，总高632m，如图所示．大厦正式对外开放后将由电梯将游客们直接送至距地面556m的第118层．除了第118层和119层作为主要观光层开房让游客体验外，大厦的125层和126层也将建设观光区，距地面高度分别达到580m和583m．
（1）一质量为70kg的游客正在第118层观光，在下列情况下，他的重力势能各是多少？（g取10m/s2）
①以地面为参考平面；
②以第125层为参考平面．
（2）若他乘电梯从地面上升到118层，需克服重力多少功？
17．如图所示，在内壁光滑的平底试管内放一个质量为m=10g的小球，试管的开口端加盖与水平轴O连接。试管底与O相距L=5cm， 试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动。g取10m/s2，求：
（1）小球从最低点到最高点过程，重力对小球做的功及小球重力势能的变化量；
（2）转轴的角速度达到多大时， 试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍；
（3）转轴的角速度满足什么条件时，会出现小球与试管底脱离接触的情况。
参考答案
1．A
【详解】
在小朋友接触床面向下运动的过程中，蹦床的形变量逐渐增大，克服弹力做功越来越多，弹性势能逐渐增大。故A正确；BCD错误。
故选A．
2．B
【详解】
设小球开始下落时的重力势能为，小球下落高度的过程中重力势能减少量，故小球下落高度时的重力势能
即图像为倾斜直线；故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．路程是只有大小没有方向的标量，故A错误；
B．时间是只有大小没有方向的标量，故B错误；
C．重力势能是只有大小没有方向的标量，故C错误；
D．加速度是有大小又有方向的矢量，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
AB．弹簧的弹力做正功时，弹性势能转化为其他形式的能量，弹簧的弹性势能减少，弹簧的弹力做负功时，其他形式的能量转化为弹性势能，弹簧的弹性势能增加，AB错误；
C．弹簧的弹力做功为零，表示弹簧的初末状态弹性势能相等，但弹性势能不一定总保持不变，C错误；
D．弹性势能与形变量有关，同一弹簧的伸长量与压缩量相等时，弹簧的弹性势能也相等，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
二楼的花盆相对于一楼来说，重力势能是正的，相对于三楼来说，重力势能是负的。甲乙观点的分歧主要是重力势能是相对的。
故选C。
6．B
【详解】
由几何关系可知在木杆的重心上升的高度为
物体克服重力做功
故物体重力势能的变化量为
故选B。
7．B
【详解】
物体的重力势能为
故选B。
8．C
【详解】
A．物体的重力做功，则重力势能增加，选项A错误；
BC．合力做功为
则由动能定理可知物体的动能增加，选项B错误，C正确；
D．物体的机械能的改变量等于除重力和弹力外其它力做的功；而拉力做功为，则物体的机械能增加，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
AB．人向下做匀加速运动，则
某时刻的重力势能
可知在斜面上滑行时的EP-t图像是开口向下的抛物线，选项AB错误；
CD．在斜面上滑行时的加速度为a1，则某时刻的速度为a1t，动能
同样在平面上滑行时做减速运动，加速度大小为a2，则动能
则Ek-t图像为曲线D所示，C错误，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
AB．跳跃着先加速后减速，故运动员先处于失重状态后处于超重状态，当合力为0时速度最大，此时弹力等于重力，由
得
故A正确，B错误；
C．绳子的原长为10m，故在下落的10m前，跳跃者只受重力作用，弹性绳的弹力都为0，下落10m后，弹性绳的弹力一直增大，故C错误；
D．当跳跃着下落到最低点，即下落高度为25m，速度为0时，跳跃着减小的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能，此时弹性绳的弹性势能最大，故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
设该男生的体重为60kg，每次引体向上上升高度的为一个手臂的高度，即h=0.6m，克服重力做功为
全过程克服重力做功的平均功率为
故C正确，ABD错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．物体受到重力、拉力以及空气的阻力，由动能定理得
故A正确；
BC．重力做功为 mgh，所以物体的重力势能增加了 mgh，故BC错误；
D．物体的加速度为
故D错误。
故选A。
13．BD
【详解】
AB、根据重力做功公式 ,知沿AB面和AC面h相同,m也相同,则沿两个面重力的功相同,故A错误,B正确.
CD、根据重力做功多少物体的重力势能就减少多少,可得物体沿两个面减少的重力势能相同,故C错误,D正确.
故选BD
【点睛】
重力做功只与初、末位置的高度差有关,与路径无关.重力做功多少物体的重力势能就减少多少.
14．BD
【分析】
先从实验数据得出小球滚动的距离L跟弹簧压缩的距离d之间的关系，弹簧释放后，小球在弹簧的弹力作用下加速，小球在粗糙水平面滚动的距离s，从能量转化的角度得弹簧的弹性势能转化为由于小球在粗糙水平面滚动产生的内能，列出等式求解．
【详解】
AB．由表中数据可看出，在误差范围内，L正比于，即，选项A错误，B正确；
CD．弹簧释放后，小球在弹簧的弹力作用下加速，小球在粗糙水平面滚动的距离s，从能量转化的角度得弹簧的弹性势能转化为由于小球在粗糙水平面滚动产生的内能，列出等式，f为摩擦力，恒量．所以正比于，即.选项C错误，D正确；
故选BD.
【点睛】
本题关键根据运动学的知识测定小钢球弹出的速度，得到弹性势能的数值，从而确定弹性势能与弹簧压缩量的关系．
15．AD
【详解】
A．4s时，由图像得
又由
重力与物体运动方向相反，；代入数据得
A正确；
B．前6s内物块一直朝上运动，物体的重力势能会一直增加，B错误；
C．前2s内物体的速度未发生改变，物体做匀速直线运动，拉力与重力平衡；又由功率的计算公式
得前2s内拉力的功率为定值，C错误；
D．由
5s时的速度为，代入数据得
D正确。
故选AD。
16．（1）①以地面为参考平面重力势能为389200J，②以第125层为参考平面﹣16800J；
（2）若他乘电梯从地面上升到118层，需克服重力做功389200J．
【详解】
（1）、①以地面为零势能面，则重力势能为：EP1=mgh=700×556=389200J；
②以第125层为参考平面，则重力势能为：EP2=mgh'=700×（556﹣580）=﹣16800J；
（2）他乘电梯从地面上升到118层，需克服重力做功为：W=mgh=700×556=389200J；
【点睛】（1）明确重力势能的定义，根据重力势能等于重力与相对于零势能面的高度差的乘积进行计算即可求解；（2）根据重力做功的性质即可求出重力所做的功，注意负功的性质．
17．（1）-0.01J ，0.01 J；（2）20 rad/s；（3）
【详解】
（1）小球从最低点到最高点过程，重力对小球做的功
小球重力势能的变化量
（2）在最高点时对试管的压力最小，根据向心力公式有
在最低点时对试管的压力最大，根据向心力公式有
因为
解得
（3）当小球对试管的压力正好等于0时，小球刚好与试管分离，根据向心力公式得
解得
所以当时会脱离接触。