4.4势能 课时作业（word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
4.4势能 课时作业（解析版）
1．如图所示，质量m=0.5kg的小球从离桌面高h1=1.2m处的A点由静止下落到地面上的B点。桌面离地面高h2=0.8m，空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2。关于小球下落过程中重力做功和重力势能的变化，下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点下落至桌面的过程，重力做正功，重力势能增加
B．小球从桌面下落至B点的过程，重力做负功，重力势能减少
C．小球从A点下落至B点的过程，重力势能的减少量与参考平面的选取有关
D．小球从A点下落至B点的过程，重力做功的多少与参考平面的选取无关
2．当重力对物体做正功时，物体的（　　）
A．重力势能一定增加，动能一定减小 B．重力势能一定增加，动能一定增加
C．重力势能一定减小，动能不一定增加 D．重力势能不一定减小，动能一定增加
3．一质量为的哑铃被人从离地面高处举高到离地面高处，，则（ ）
A．哑铃在高处的重力势能为
B．哑铃在高处的重力势能一定不为零
C．若取地面为零势能参考平面，在此过程中哑铃的重力势能增加量为
D．若取地面为零势能参考平面，在此过程中哑铃的重力势能增加量均为
4．关于动能的理解，下列说法正确的是（　　）
A．凡是运动的物体都具有动能
B．重力势能可以为负值，动能也可以为负值
C．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能也一定变化
D．动能不变的物体，一定处于平衡状态
请阅读下列材料，回答第下列小题．
辽宁舰走向深蓝
2016年12月20日，我国辽宁舰航母编队首赴西太平洋海域开展远海训练．编队由辽宁舰和数艘驱护舰，及多架歼-15舰载战斗机和多型舰载直升机组成，由青岛航母军港出发后，航迹跨越渤海、黄海、东海和南海等海区，航经宫古海峡、巴士海峡、台湾海峡等海峡水道．据报道，继成功解决了舰载机的阻拦索高速拦停和滑跃起飞等关键技术后，辽宁号在此次远航期间开展了全甲板放飞训练，歼-15还与空中加油机完成了加受油训练，同时发射了空对空、空对舰和舰对空等十余枚各型导弹．
5．在下列研究中，能够将研究对象视为质点的是
A．在远航期间开展了全甲板放飞训练时的辽宁号
B．研究歼-15外形对所受空气阻力的影响
C．确定辽宁舰在渤海的位置
D．研究歼-15进行滑跃起飞技术训练时的姿势调整
6．歼-15在辽宁舰甲板上滑跃加速起飞技术训练过程中，歼-15重力势能和动能的变化情况是
A．重力势能增加，动能增加 B．重力势能减少，动能增加
C．重力势能增加，动能减少 D．重力势能减少，动能减少
7．歼-15在辽宁舰甲板上滑跃加速起飞技术训练过程中，歼-15的飞行员对座椅的压力为F，飞行员的重力为G．此过程中飞行员处于
A．失重状态，此时F＞G B．失重状态，此时F＜G
C．超重状态，此时F＞G D．超重状态，此时F＜G
8．如图所示，歼-15在空中沿曲线MN向上爬升，速度逐渐减小，图中画出表示歼-15在P点受到合力的四种方向，其中可能的是
A．① B．②
C．③ D．④
9．质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，直到全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做的功分别为WA、WB。若（　　）。
A．hA=hB，则一定有WA=WB
B．hA>hB，则可能有WAC．hAD．hA>hB，则一定有WA>WB
10．图示为儿童蹦极的照片，儿童绑上安全带，在两根弹性绳的牵引下上下运动。在儿童从最高点下降到最低点的过程中（　　）
A．重力对儿童做负功
B．儿童的重力势能减少
C．儿童重力的功率一直减少
D．儿童刚接触蹦床时速度达到最大
11．一升降机在箱底装有若干个弹簧，如图所示。设在一次事故中，升降机的吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中（　　）
A．升降机的加速度不断增大
B．弹簧弹力先做负功后做正功
C．弹簧弹力先做正功后做负功
D．升降机的重力势能一直减小
12．质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高2m，这时物体的速度是4m/s，下列说法中正确的是（不计一切阻力，g=10m/s2）（　　）
A．手对物体做功20J B．合外力对物体做功20J
C．物体重力势能增加了28J D．物体机械能增加了28J
13．某同学为配合值日生打扫地面，将凳子向上搬起后再缓慢放回原处，此过程中（　　）
A．该同学对凳子一直做正功
B．该同学对凳子一直做负功
C．凳子重力势能先增大后减小
D．凳子重力势能变化与凳子速度大小有关
14．研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度-位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的是（　　）
A．弹性绳原长为15m
B．当运动员下降10m时，处于超重状态
C．当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
D．当运动员下降20m时，处于超重状态
15．三个质量相同的小球，从同一高度处开始运动，甲做自由落体运动，乙做平抛运动，丙沿光滑斜面由静止滑下，在落地过程中，下列结论正确的是（　　）
A．重力做的功相等 B．重力的平均功率相同
C．重力势能的减少量相同 D．落地瞬间重力的瞬时功率相同
16．如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中(　　)
A．重物的机械能减少
B．重物与弹簧组成的系统的机械能不变
C．重物与弹簧组成的系统的机械能增加
D．重物与弹簧组成的系统的机械能减少
17．用恒力F将质量为1kg的物体由静止向上提升2m，这时物体的速度是4m/s，则下列说法中正确的是（g取10m/s2）（　　）
A．合力对物体做功8 J B．合外力对物体做功28 J
C．物体克服重力做功20J D．恒力F对物体做功8 J
18．如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块（可视为质点），弹簧质量不计。物块的质量为m，在平桌面上沿x轴运动。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小F=kx，k为常量。
（1）请画出F随x变化的图像，并根据F-x图像求物块沿x轴从点O运动到位置x的过程中弹力所的功。
（2）物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2。求在这个过程中弹力所做的功及弹性势能的变化量。
19．质量为m的物块A以3m/s的速度在光滑水平面上向右运动，另一物体B以4m/s的速度与甲相向运动，如图有一轻弹簧固定其上。碰撞后B停止运动而A以大小2m/s的速度在原来直线上运动，求
①B的质量M与A质量m的数量关系
②弹簧压缩最大时B的速度
参考答案
1．D
【详解】
A．小球从A点下落至桌面的过程，重力做正功，重力势能减小，选项A错误；
B．小球从桌面下落至B点的过程，重力做正功，重力势能减少，选项B错误；
CD．小球从A点下落至B点的过程，重力势能的减少量等于重力做功，与参考平面的选取无关，选项C错误，D正确；
故选D。
2．C
【详解】
根据重力做功与重力势能变化的关系得
当重力对物体做正功时，重力势能一定减小
根据动能定理得
当重力对物体做正功时，物体可能还受到其他的力做功，所以对物体做的总功可能是正功，也有可能是负功，也有可能为0，所以物体的动能可能增加，也有可能减小，也有可能不变。
故ABD错误，C正确。
故选C。
3．D
【详解】
A．哑铃在2m高处相对地面的重力势能为100J，未说明参考平面重力势能无确定值，A错误；
B．若取2m高处为势能零点，则此时重力势能为零，B错误；
CD．无论选何参考平面，重力势能的变化量是相同的，故重力势能的增加量等于克服重力所做的功，因为上升1m，所以此过程中克服重力做功50J，C错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．凡是运动的物体都具有动能。A正确；
B．重力势能可以为负值，动能不可以为负值。B错误；
C．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，速度变化时，如果只是方向变化，则动能不变。C错误；
D．动能不变的物体，可能速度大小不变而方向变化，则物体不是处于平衡状态。D错误。
故选A。
5．C
6．A
7．C
8．A
【解析】
5．在开展全甲板放飞训练时的辽宁号大小不能忽略，不能看做质点，选项A错误；研究歼-15外形对所受空气阻力的影响时，飞机的大小形状不能忽略，不能看做质点，选项B错误；确定辽宁舰在渤海的位置时，辽宁舰的大小可忽略，可看做质点，选项C正确；研究歼-15进行滑跃起飞技术训练时的姿势调整时，歼-15的大小和形状不能忽略，不能看做质点，选项D错误；故选C.
6．歼-15在辽宁舰甲板上滑跃加速起飞技术训练过程中，速度增加，则动能增加；高度增加，则重力势能增加，故选A.
7．歼-15在辽宁舰甲板上滑跃加速起飞技术训练过程中，由于加速度有向上的分量，则飞行员处于超重状态，即此时F＞G，故选C.
8．歼-15从M点运动到N，曲线运动，必有力提供向心力，向心力是指向圆心的，歼-15同时减速，所以沿切向方向有与速度相反的合力，向心力和切线合力与速度的方向的夹角要大于90°，则①正确，故BCD错误，A正确．故选A．
9．B
【详解】
设绳长为L，捏住细绳中点缓慢提起，则细绳的重心在距离最高点位置处，因此细绳A的重心上升的高度为
hA′=hA－
细绳B的重心上升的高度为
hB′=hB－
由于细绳A较长，所以
A．若hA＝hB，则A的重心较低，故一定有WABD．若hA>hB，则无法确定两细绳的重心谁高谁低，因此可能有WAWB，故B正确，D错误；
C．若hA故选B。
10．B
【详解】
AB．从最高点下降到最低点的过程中，重力做正功，重力势能减小，A错误，B正确；
C．从最高点下降到最低点的过程中，先加速后减速，因此重力的功率先增加后减小，C错误；
D．从最高点下降到最低点的过程中，先加速后减速，因此儿童刚接触蹦床时速度不是最大，D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中，弹簧弹力不断增大，当弹簧弹力小于升降机重力时，升降机具有向下的加速度，当弹簧弹力与升降机重力大小相等时，升降机加速度为零，当弹簧弹力大于升降机重力时，升降机具有向上的加速度，所以升降机的加速度先减小至零，再反向增大，故A错误；
BC．升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中，弹簧弹力方向与升降机速度方向始终相反，所以弹簧弹力始终做负功，故BC错误；
D．升降机从弹簧下端触地到运动至最低点的过程中，重力对升降机一直做正功，重力势能一直减小，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．根据动能定理得
解得手对物体做功为
选项A错误；
B．由动能定理得
选项B错误；
C．物体的重力做功为
即物体克服重力做功，重力势能增加了，选项C错误；
D．手对物体做功等于物体机械能的增加，则物体机械能增加
选项D正确。
故选D。
13．C
【详解】
AB．将凳子向上搬起过程中，同学对凳子的有向上的作用力，凳子向上运动，故同学对凳子做正功；放下过程，同学对凳子的力仍然向上，但运动方向向下；故同学对凳子做负功，AB错误；
CD．凳子重力势能变化与凳子重力做功有关，与凳子速度大小无关，凳子向上运动，重力做负功，重力势能增加，放下过程，重力做正功，重力势能减小，D错误C正确。
故选C。
14．D
【详解】
A．运动员速度最大时，加速度为0，由平衡条件可知弹性绳的弹力等于重力，此时弹性绳处于伸长状态，所以弹性绳的原长小于15m，则A错误；
B．运动员下降10m过程中加速度方向向下，处于失重状态，所以B错误；
C．当运动员下降到速度为0时，绳的弹性势能最大，所以C错误；
D．当运动员下降20m时，运动员做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，所以D正确；
故选D。
15．AC
【详解】
AC．重力做功只跟高度差有关，三种情况下，下落高度相同，故重力做功相等，重力势能的减小量相同，AC正确；
B．甲、乙竖直方向自由落体运动，时间相同，丙运动时间较长，故甲、乙平均功率相同，丙的平均功率较小，B错误；
D．重力的瞬时功率为
甲、乙在竖直方向的末速度相同，瞬时功率相同，丙在竖直方向末速度较小，瞬时功率较小，D错误。
故选AC。
16．AB
【详解】
重物自由摆下的过程中，弹簧拉力对重物做负功，重物的机械能减少，选项A正确；对系统而言，除重力，弹力外，无其他外力做功，故系统的机械能守恒，选项B正确，CD错误；
故选AB
17．AC
【分析】
对物体受力分析，根据动能定理可求得合外力所做的功；根据重力做功可知重力势能的改变.
【详解】
A、B、受力分析知物体受到人拉力和重力，根据动能定理知：；故合外力做功为8J；故A正确，B错误.
C、物体的重力势能等于重力所做的功；故有：WG=-mgh=-1×10×2=-20J，克服重力做功为20J，故C正确；
D、根据动能定理可知：，解得W=28J；故D错误.
故选AC.
【点睛】
此题的关键是找到功和速度之间的关系，注意受力分析和动能定理的应用.
18．（1），；（2），
【详解】
（1）图像如下图所示
物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中，弹力做负功，F~x图线与x轴所围成的面积等于弹力做功大小，则弹力做的功为
（2）物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功为
物块由x3向左运动到x2的过程中，弹力做功为
则整个过程中，弹力做功为
弹性势能的变化量为
19．①；②，方向向左
【详解】
①A碰后速度反向
AB发生碰撞，由动量守恒
解得
②AB速度相等时弹簧压缩最大，弹性势能最大，则满足
解得
， 方向向左