4.4势能 同步作业（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
4.4势能 同步作业（解析版）
1．下列各组物理量中，包含一个标量与一个矢量的是
A．位移、加速度 B．力、动能 C．功率、速率 D．功、势能
2．升降机中有一质量为m的物体，当升降机以加速度a匀加速上升h高度时，物体增加的重力势能为（　　）
A．mgh B．mgh+mah C．mah D．mgh﹣mah
3．关于物体做功，下列说法正确的是（　　）
A．力对物体做功少的其功率一定小
B．重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
C．起重机将物体匀速向上吊起一段距离，重力做负功，合力做功为零
D．只要物体受力的同时有位移发生，该力就一定对物体做功
4．如图所示，小朋友在荡秋千。在他从P点向右运动到Q点的过程中，重力做功的情况是(　　)
A．先做负功，再做正功 B．先做正功，再做负功
C．一直做负功 D．一直做正功
5．某水上乐园有两种滑道，一种是直轨滑道，另一种是螺旋滑道，两种滑道的高度及粗糙程度相同，但螺旋滑道的轨道更长，某游客分别沿两种不同的滑道由静止从顶端滑下，在由顶端滑至底端的整个过程中，下列说法正确的是（　　）
A．沿螺旋滑道下滑重力对游客做的功更多
B．沿直轨滑道重力对游客做的功更多
C．沿两种轨道下滑重力势能变化相同
D．沿两种轨道下滑重力势能变化不相同
6．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，下列说法正确的有（　　）
A．弹性绳原长为 15m
B．当运动员下降10m时，处于失重状态
C．当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
D．当运动员下降23m时，其加速度方向竖直向下
7．如图所示，质量相同的P、Q两球均处于静止状态，现用小锤打击弹性金属片，使P球沿水平方向抛出，Q球同时被松开而自由下落．则下列说法中正确的是(　　)
A．P球先落地 B．Q球先落地
C．两球下落过程中重力势能变化相等 D．两球落地时速度方向相同
8．一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
9．物体在上升的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．重力做正功，重力势能增加 B．重力做正功，重力势能减小
C．重力做负功，重力势能增加 D．重力做负功，重力势能减少
10．下列说法中正确的是（ ）．
A．外力对物体做功的代数和等于物体机械能的增量
B．重力对物体做的功等于物体重力势能的增量
C．除重力外，其他力对物体做的总功等于物体机械能的增量
D．重力做功不引起物体机械能的变化
11．如图所示是跳高运动员正在飞越横杆时的情景．对运动员从起跳到图示位置的过程，下列说法正确的是
A．运动员的重心升高
B．运动员的重力势能减小
C．运动员所受重力不做功
D．运动员所受重力做正功
12．某人用手将2kg的物体由静止向上提起0.8m，这时物体的速度为2m/s（不计阻力、g取10m/s2），则下列说法错误的是（　　）
A．手对物体做功20J B．物体重力做功-16J
C．合力做功4J D．重力势能增加20J
13．关于物体的弹性势能，下面说法中正确的是(　　)
A．拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
B．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
C．拉伸长度相同时，k越大的弹簧，弹性势能越大
D．弹簧变长时，它的弹性势能一定变大
14．如图所示，一根轻弹簧一端固定在O点，另一端固定一个带有孔的小球，小A球套在固定的竖直光滑杆上，小球位于图中的A点时，弹簧处于原长现将小球从A点由静止释放，小球向下运动，经过与A点关于B点对称的C点后，小球能运动到最低点D点，OB垂直于杆，则下列结论正确的是（　　）
A．小球从A点运动到D点的过程中，其最大加速度一定大于重力加速度g
B．小球从B点运动到C点的过程，小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和可能增大
C．小球运动到C点时，重力对其做功的功率最大
D．小球在D点时弹簧的弹性势能一定最大
15．质量为4kg的物体被人由静止开始向上提升0.25m后速度达到1m/s，不计空气阻力，g取10m/s2，则下列判断正确的是（　　）
A．人对物体传递的功是12J
B．合外力对物体做功2J
C．物体克服重力做功10J
D．人对物体做的功等于物体增加的动能
16．如果取弹簧伸长Δx时的弹性势能为0，则弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值．（____）
17．如图甲所示，一根轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m=0.4kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点。现对小物块施加一个外力F，使它缓慢移动，，将弹簧压缩至A点，压缩量为x=0.1m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系如图乙所示。然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，设小物块与桌面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小物块离开水平面做平抛运动，下落高度h=0.8m时恰好垂直击中倾角θ为37°的斜面上的C点，sin37°=0.6，g取10m/s2。求：
（1）小物块到达桌边B点时速度的大小；
（2）在压缩弹簧的过程中，弹簧存贮的最大弹性势能；
（3）O点至桌边B点的距离L。
参考答案
1．B
【解析】
【分析】
考查矢量和标量。
【详解】
A．位移和加速度都是矢量，A错误；
B．力是矢量，动能是标量，B正确；
C．功率和速率都是标量，C错误；
D．功和势能都是标量，D错误。
2．A
【详解】
物体增加的重力势能等于克服重力做的功mgh。
故选A。
3．C
【详解】
A．据功率的定义式可知，力对物体做功少，其功率不一定小，还跟所用时间有关，A错误；
B．重力对物体不做功，物体的重力势能不变，但不一定为零，跟所选参考平面有关，B错误；
C．起重机将物体匀速向上吊起一段距离，重力做负功，合力做功为零，C正确；
D．一个力是否有做功，除了跟力、位移有关，还跟夹角有关，如果力与位移夹角90°，该力就不做功，D错误。
故选C。
4．B
【详解】
小朋友从点向右运动到点的过程中，高度先降低再升高，重力先做正功后做负功，故B正确，ACD错误；
故选B。
5．C
【详解】
AB．重力做功与路径无关，两种情况重力做功一样多，AB错误；
CD．重力势能的变化量为
沿两种轨道下滑时初末位置的高度差相同，重力势能变化相同，C正确，D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．15m时速度最大，此时加速度为零，合外力为零，弹力不为零，弹力等于重力，弹性绳处于伸长状态，故A错误；
B．当运动员下降10m时，速度向下并且逐渐增大，处于失重状态，故B正确；
C．当运动员下降15m时，速度不为零，运动员继续向下运动，弹性绳继续伸长，弹性势能继续增大，故C错误；
D．当运动员下降23m时，运动员向下减速运动，其加速度方向竖直向上，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
AB．两球在竖直方向上做自由落体运动，下落高度一定，根据：
可知两球同时落地，AB错误；
C．重力做功改变重力势能，两球质量相等，根据：
可知两球下落过程中重力势能变化相等，C正确；
D．Q球做自由落体，落地时速度方向竖直向下，P球落地时速度由水平速度和竖直速度合成，所以两球落地时速度方向不同，D错误。
故选C。
8．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。
9．C
【详解】
物体在上升的过程中，高度升高，重力做负功，重力势能增大，故C正确ABD错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．根据动能定理，外力对物体做功的代数和等于动能增加量，故A错误；
B．重力对物体做的功等于重力势能增量的相反数，故B错误；
C．根据功能关系，除重力和弹簧的弹力外，其它力对物体做的总功等于物体机械能的增加，故C错误；
D．重力对物体做的功等于重力势能的减少量，重力做功不引起物体机械能的变化，故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
运动员从起跳到图示位置的过程，运动员的重心升高，重力势能增大，重力做负功，故A正确，BCD错误。
故选A．
12．D
【详解】
由动能定理得，合外力做功为
而合外力做的功
解得手对物体做功的大小为
物体克服重力做功为
即重力做功为，重力势能增加，故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
13．BC
【解析】
A、弹簧拉伸时的弹性势能与压缩时的弹性势能的大小关系要通过弹簧的伸长量与压缩量比较，而不是单纯的伸长与压缩，故A错误；
B、发生弹性形变或虽然不是弹性形变，但存在一定的恢复形状的趋势的情况下，物体具有弹性势能，故B正确；
C、由得知，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；
D、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，但依然为压缩状态，弹簧的弹性势能减小，故D错误．
故选BC
点睛：弹性势能是因为物体发生弹性形变时，各部分之间存在着弹力相互作用而产生的；
弹性势能的大小随各部分之间相对位置变化而变化，弹性势能是以弹力的存在为前提的；
对于弹簧，弹簧形变量越大，弹性势能越大，形变量包括伸长量和压缩量，据此解答．
14．AD
【详解】
A．在B点时，小球的加速度为g，在BC间点弹簧处于压缩状态，小球在竖直方向除重力外还有弹簧沿竖直方向的分量，所以小球从A点运动到D点的过程中，其最大加速度一定大于重力加速度g，故A正确；
B．由能量守恒可知，小球从B点运动到C点的过程，小球做加速运动，即动能增大，所以小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和一定减小，故B错误；
C．小球在C上点时，由于弹簧的弹力为零 ，所以合力为重力G，所以小球从C点往下还会加速一段，所以小球在C点的速度不是最大，即重力的功率不是最大，故C错误；
D．D点为小球运动的最低点，即速度为零所以弹簧形变最大，所以小球在D点时弹簧的弹性势能最大，故D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
A．人对物体做功，但不能说人对物体传递功，故A错误；
B．由动能定理知，合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，即
故B正确；
C．物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，即
故C正确；
D．合外力对物体做的功等于物体增加的动能，物体受重力和人的拉力作用，故D错误。
故选BC。
16．√
【分析】
弹性势能具有相对性，弹性势能的变化根据判定势能的大小以及变化；
【详解】
如果取弹簧伸长△x时的弹性势能为0，弹簧回复原长，弹力对弹簧做正功，弹性势能减小，故弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值，故本题正确．
【点睛】
本题考查对弹簧弹性势能的理解，掌握弹簧的弹性势能与弹力做功的关系公式就能轻松解答．
17．（1）3.0m/s；（2）2.3J；（3）0.4m
【详解】
（1）物块由B到C做平抛运动
物块在C点垂直击中斜面有
=3.0m/s
（2）由图知滑动摩擦力
f=1.0N
推力做的功
压缩过程中由功能关系得
（3）物块从到的过程中，由功能关系得
L=0.4m