-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册-4.4势能 达标作业 (Word版含答案)

4.4势能 达标作业（解析版）
一、选择题
1．如图所示，质量为的小球，从离桌面高处由静止下落，桌面离地高度为。若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化量分别是（　　）
A．，减少 B．，减少
C．，增加 D．，增加
2．质量为m的某同学在背越式跳高过程中，恰好越过高度为h的横杆，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　）
A．起跳阶段，地面对人的弹力不做功
B．上升过程中，重力势能增加mgh
C．从起跳最低点到上升最高点过程先失重后超重
D．刚接触海绵垫时，在竖直方向即做减速运动
3．关于弹簧的弹性势能，下列说法中不正确的是（　　）
A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小
C．弹簧长度相同的弹簧具有相同的弹性势能
D．在弹簧被拉伸的长度相同时，劲度系数k越大的弹簧，它的弹性势能越大
4．一根长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
5．如图质量是2kg的物体放在桌面，桌面的高度是0.8m。以桌面为零势面时物体的重力势能是Ep1，若物体从桌面下落至地面，势能的变化是ΔEp1；以地面为零势面时物体的重力势能是Ep2，若物体从桌面下落至地面，势能的变化是ΔEp2，则下列正确的是（　　）
A．ΔEp1=ΔEp2 B．ΔEp1>ΔEp2 C．Ep2=0J D．Ep1=16J
6．关于弹性势能，下列说法中错误的是（　　）
A．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能
C．弹簧的长度改变，弹簧的弹性势能可能不变
D．发生弹性形变的物体，在它们恢复原状时都能对外界做功
7．请阅读下列材料，回答问题
电动机（Motor）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子（如鼠笼式闭合铝框）形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。现有一台电动机工作时的输出功率是，要用它匀速提升的货物，提升的高度为。重力加速度取。
整个过程中，货物增加的重力势能为（　　）
A． B．
C． D．
8．一质量为的工件，在外力作用下以大小为的加速度竖直向上做匀加速直线运动，已知当地重力加速度为。则工件在上升高度为的过程中（　　）
A．工件的重力势能减少 B．工件的重力势能增加
C．工件的动能增加 D．工件的动能减少
9．如图所示为跳远运动员跳到沙坑时的照片。跳远运动过程分为助跑、起跳升高、下落到沙坑滑动、停止运动几个阶段，不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．在助跑阶段，运动员的动能增加，地面作用力对运动员做正功
B．在运动员起跳升高过程，地面作用力对运动员做正功，运动员的重力势能增加
C．运动员起跳后到落到沙坑的过程中，动能保持不变
D．运动员落到沙坑后的过程，沙坑作用力对运动员做负功
10．关于重力势能，下列说法正确的是（　　）
A．只有在重力做功的过程中，物体才有重力势能
B．重力做功引起物体重力势能发生变化
C．重力势能有正负，是矢量
D．选择不同的参考平面，物体重力势能的数值是相同的
11．如图所示，一质量为m的物块（可视为质点），沿倾角为的光滑固定斜面由静止下滑，当它在竖直方向下落了h高度，取释放点A所在的水平面为零势能面，则下列说法正确的是（　　）
A．物块在B处的重力势能为
B．从A到B物块的重力势能变化量为
C．物块运动到B点时重力的瞬时功率为
D．从A到B斜面对物块的弹力做功为
12．关于重力势能的说法正确的是（　　）
A．重力势能由重物本身因素决定
B．重力势能有负值，因此说重力势能是矢量
C．重力做功才有重力势能，重力不做功，物体就不具有重力势能
D．重力做功引起重力势能变化
13．如图，质量为m的物体（可视为质点）以某一初速度由底端冲上倾角α＝30°的固定斜面，上升的最大高度为h，其加速度大小为g，在这个上升过程中下列说法正确的是（　　）
A．上升到最高点后物体保持静止状态
B．物体重力势能增加了mgh
C．物体动能减少了2mgh
D．物体动能减少了mgh
14．如图所示，质量为m的小猴子在荡秋千，大猴子用水平力F缓慢将秋千拉到图示位置后由静止释放，此时藤条与竖直方向夹角为θ，小猴子到藤条悬点的长度为L，忽略藤条的质量与空气阻力，重力加速度为g。在此过程中正确的是（　　）
A．缓慢上拉过程中拉力F做的功WF＝FLsin θ
B．缓慢上拉过程中小猴子重力势能增加mgLcos θ
C．小猴子再次回到最低点时重力的功率为零
D．由静止释放到最低点，小猴子重力的功率先增大后减小
15．如图所示，是固定在地面上，由同种金属细杆制成的正方形框架，框架任意两条边的连接处平滑，A、B、C、D四点在同一竖直面内，、边与水平面的夹角分别为、，B、D两点处均有一段光滑小圆弧，让套在金属杆上的小环从点无初速度释放。若小环从经滑到点，摩擦力对小环做功为，重力势能变化量为E1，若小环从点经点滑到点，摩擦力对小环做的功为，重力势能变化量为E2。则（　　）
A． B． C．E1=E2 D．E1>E2
二、解答题
16．在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量均为m，厚度均为h，如图9所示，若将砖一块一块地竖直叠放起来，在此过程中，重力做多少功？重力势能如何变化，变化了多少？（重力加速度为g）
17．如图所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m高的支架上。（取，支架未画出）
(1)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
(2)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
参考答案
1．B
【详解】
以桌面为参考平面，落地时物体的重力势能为，初状态重力势能为，即重力势能的变化为
所以重力势能减少了，B正确。
故选B。
2．A
【详解】
A．起跳阶段，地面对人的弹力作用点始终没有离开地面，并没有向上的位移，故地面对人的弹力不做功。故A正确；
B．上升过程中，重心高度增加小于h，则人的重力势能增加小于mgh，故B错误；
C．起跳到上升过程，加速度先向上，后向下，所以该先同学先超重后失重，故C错误；
D．刚接触海绵垫时，重力大于海绵垫的弹力，加速度向下，该同学在竖直方向上向下加速运动，当海绵垫的弹力大于该同学的重力后，该同学即做减速运动，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
AB．当弹簧始终处于压缩状态时，弹簧变长后弹性势能将减小，弹簧变短后弹性势能将增大，故AB错误；
CD．弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量有关，弹簧长度相同的弹簧弹性势能不一定相同，在弹簧被拉伸的长度相同时，劲度系数k越大的弹簧，它的弹性势能越大，故C错误，D正确。
故选D。
4．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。
5．A
【详解】
以桌面为零势面时物体的重力势能是
Ep1=0
若物体从桌面下落至地面，势能的变化是
ΔEp1=-mgh=-16J
以地面为零势面时物体的重力势能是
Ep2=mgh=16J
若物体从桌面下落至地面，势能的变化是
ΔEp2=mgh=-16J
即
ΔEp1=ΔEp2
故选A。
6．B
【详解】
A．任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，故A正确，不符合题意；
B．物体只要发生弹性形变，就一定具有弹性势能，发生塑性形变，则不一定具有弹性势能，故B错误，符合题意；
C．弹簧的长度改变，弹簧的弹性势能可能不变，故C正确，不符合题意；
D．发生弹性形变的物体，在它们恢复原状时都能对外界做功，故D正确，不符合题意。
故选B。
7．C
【详解】
货物增加的重力势能为
故选C。
8．B
【详解】
AB．重力做功为
工件重力势能增大mgh，故A错误，B正确；
CD．合力做功
根据动能定理
所以物体的动能增加mgh，故CD错误。
故选B。
9．D
【详解】
AB．在助跑阶段和起跳过程中，运动员脚部与地面间保持相对静止，力的作用点在地面作用力的方向上没有位移发生，所以地面作用力不做功，故A、B错误；
C．运动员起跳后，在竖直方向上高度先升高后降低，重力先做负功后做正功，所以动能先减小后增大，故C错误；
D．运动员落到沙坑后要先相对沙坑向前滑动一段距离，沙坑作用力对运动员做负功，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．重力势能是一个状态量，与重力是否做功无关，故A错误；
B．功是能量转化的量度，重力做功的过程重力势能发生变化，重力做正功重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，故B正确；
C．重力势能是标量，重力势能的正负只表示物体的位置在零势面上方还是下方，故C错误；
D．重力势能的数值与零势面的选取有关，选择不同的参考平面，物体重力势能的数值不同的，故D错误。
故选B。
11．C
【详解】
A．取释放点A所在的水平面为零势能面，则物块在B处的重力势能为-，选项A错误；
B．物块在A处的重力势能为0，则从A到B物块的重力势能变化量为-，选项B错误；
C．设物块运动到B点时的速度为v，根据动能定理有
解得
则重力的瞬时功率为
选项C正确；
D．弹力始终与速度方向垂直，所以从A到B斜面对物块的弹力做功为0，选项D错误；
故选C。
12．D
【详解】
A．重力势能由重物本身的质量和高度以及重力加速度共同决定，A错误；
B．重力势能是标量，负号表示大小，不表示方向，B错误；
CD．重力做功引起重力势能的变化，即重力做功与重力势能变化联系，重力不做功表示重力势能不发生变化，并不表示不具有重力势能，C错误D正确。
故选D。
13．ABC
【详解】
A．上升过程中由牛顿第二定律可得
解得
上升到最高点后，由物体的受力可知，物体保持静止状态，故A正确；
B．物体重力势能的增加量等于物体克服重力做的功，为mgh，故B正确；
CD．物体的合力做的功等于动能的减少量，则动能减少量
故C正确，D错误。
故选ABC。
14．CD
【详解】
A．缓慢上拉过程中，小猴处于平衡状态，故拉力是变力，根据动能定理，有
故
故A错误；
B．缓慢上拉过程中小猴子重力势能增加等于克服重力做功，故为，故B错误；
C．小猴子再次回到最低点时重力方向与速度方向垂直，故重力的瞬时功率为零，故C正确；
D．刚刚释放时，速度为零，故重力的功率为零，最低点重力与速度垂直，功率也为零，故由静止释放到最低点，小猴子重力的功率先增大后减小，故D正确。
故选CD。
15．BC
【详解】
AB．设正方形的边长为l，经AB段和CD段摩擦力做负功，为
经BC段和AD段摩擦力做负功，为
小环从经滑到点和小环从点经点滑到点两种情况下摩擦力都做负功，都为
即
A错误B正确；
CD．两种情况下下降的高度相同，即重力做功相等，所以重力势能变化量相等，即E1=E2，C正确D错误。
故选BC。
16．；重力势能增加，增加了
【详解】
砖由平放在地面上到把它们一块块地竖直叠放起来，克服重力所做的功等于砖增加的重力势能。
取n块砖整体为研究对象，原来整体重心距地面高度为，
叠放起来后整体重心距地面高度为
Δh=nh
故
WG＝nmgΔh＝nmg(-nh)＝
重力做负功，重力势能增加，增加了。
17．（1）24J，减少了8J；（2）8J，减少了8J
【详解】
（1）以地面为参考平面，物体的高度
因而物体具有的重力势能为
物体落至桌面时，重力势能
物体重力势能的变化量为
即重力势能减少了8J。
（2）以桌面为参考平面，物体距参考平面的高度，因而物体具有的重力势能为
物体落至桌面时，重力势能
物体重力势能的变化量为
即重力势能减少了8J。