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

4.4势能 同步练习（解析版）
一、选择题
1．把一本质量为1.0 kg的书，从距地面1.2 m高的书架移到距地面2.0 m高的书架，这本书的重力势能增加了（　　）
A．0.8 J B．8 J C．-8 J D．20 J
2．打扫卫生时，甲同学先将凳子缓慢向上搬起，等乙同学打扫后再将凳子缓慢放回原处。此过程中甲同学对凳子的做功情况、以及凳子重力势能的变化情况分别是（　　）
A．甲先做正功后做负功；凳子的重力势能先增大后减小
B．甲先做负功后做正功；凳子的重力势能先减小后增大
C．甲先做负功后做正功；凳子的重力势能先增大后减小
D．甲一直做正功；凳子的重力势能先减小后增大
3．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
4．小明在某次社会实践中，从深为2 m（水面到井口的距离）的水井中匀速提起120 N的水桶（含水）（视为质点）至地面，然后提着该水桶在水平道路上匀速走了20 m到达水缸旁边，不计水桶从到达井口时至变成水平速度过程中机械能的变化。则（　　）
A．水桶上升过程中合力做功为240 J
B．整个过程中小明用来提水桶的力所做的功为240 J
C．整个过程中水桶重力势能增加了2640 J
D．在水平道路上，小明对水桶做的功为2400 J
5．一质量的小球，从离地面高度的A点自由下落到地面上的点，如图所示。小球可看成质点，取。下列说法正确的是（　　）
A．小球在点时的重力势能一定为0
B．小球在A点时的重力势能一定为
C．小球从A点下落到点的过程中，重力做的功一定为
D．小球从A点下落到点的过程中，重力做的功一定为
6．如图所示，在高出地面H的A点将小球m竖直上抛，初速度为v0，则下列说法中正确的是（　　）
A．小球在A点时，重力势能为mgH
B．小球在A点时，重力势能为零
C．整个运动过程，重力势能的变化量为-mgH
D．整个运动过程，重力势能的变化量为mgH
7．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
8．一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上。现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则（　 　）
A．铁棒的重力势能增加了300 J
B．铁棒的重力势能增加了150 J
C．铁棒的重力势能增加量为0
D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定
9．物体在运动过程中，克服重力做功50J，则以下说法中正确的是（　　）
A．物体的高度一定降低了 B．物体的高度一定升高了
C．物体的重力势能一定是50J D．物体的重力势能一定减小50J
10．关于弹簧的弹性势能与物体的重力势能，以下说法中正确的是（　　）
A．弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
B．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
C．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的
D．只要重力做功，物体的重力势能一定变化，物体克服重力做功重力势能增加
11．如图所示，质量为m的物体由A点竖直向下运动到水平地面上的B点。已知A点距水平桌面的高度为，桌面距水平地面的高度为，重力加速度为g。 下列说法正确的是（　　）
A．物体在A点具有的重力势能不可能为0
B．物体在A点具有的重力势能一定为
C．以桌面为参考平面，物体在A点具有的重力势能为
D．以地面为参考平面，物体在A点具有的重力势能为
12．一质量为的工件，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
13．如图所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B。它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现开始用一力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，下列说法中正确的是（　　）
A．物块B刚好离开挡板C时，物块A的位移为
B．初始状态弹簧的弹性势能与物块B刚好离开挡板C时弹簧的弹性势能相等
C．为了保证物块B不离开挡板C，若力F从零开始缓慢增大，则力F不能超过
D．为了保证物块B不离开挡板C，若力F为恒力，则力F不能超过
14．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
15．2020年6月23号，长征三号乙运载火箭将第55颗北斗导航卫星成功送入预定轨道，作为全球唯一由3种轨道卫星构成的导航系统，北斗导航卫星对执行其发射任务的火箭要求非常高，学生估算某型号火箭发动机的功率，发射过程的最初8s内，发动机将总重约400吨的火箭整体由静止竖直向上匀加速提升64m，可认为火箭质量不变（g=10m/s2），则此过程内（　　）
A．火箭重力势能增加2.56×108J
B．火箭发动机的平均功率为3.84×107W
C．火箭发动机推力为8×105N
D．火箭加速度大小为4m/s2
二、解答题
16．2020年5月17日3时25分，“嫦娥四号”探测器结束了寒冷且漫长的月夜休眠。受光照自主唤醒，迎来了第18个月昼工作期。探测器着陆前在月球表面附近高度h处短暂悬停。之后如果关闭推进器，则经时间t自由下落到月球表面。已知探测器质量为m，月球质量分布均匀，半径为R，不考虑月球的自转，万有引力常量为G。求：
(1)以月球表面为零势能面，该探测器悬停时的重力势能Ep；
(2)月球的平均密度ρ。
参考答案
1．B
【详解】
这本书的重力势能增加量为
故选B。
2．A
【详解】
甲同学将凳子向上搬起过程中，人对凳子有向上的作用力，凳子向上运动，故人对凳子做正功，凳子的位置升高了，故其重力势能增大；放下过程中，人对凳子的力仍然向上，但凳子运动方向向下，故人对凳子做负功，凳子的位置降低了，故其重力势能减小。故A正确；BCD错误。
故选A。
3．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。
4．B
【详解】
A．因为是匀速提起，所以合外力为零，即合力做功为零。A错误；
BD．从水井中提起时，小明用来提水桶的力要做功，根据平衡条件，提水桶的力与重力平衡，所以该过程做功为240J，是水平道路上行走时，提水桶的力与位移垂直，不做功，所以整个过程中小明用来提水桶的力所做的功为240 J。B正确，D错误；
C．重力势能的增量等于克服重力做的功，而克服重力做的功为240J，所以重力势能的增量为240J。C错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．由于没有确定零势能面，所以无法确定物体在A、B两点时的重力势能的大小，故AB错误；
CD．小球从A点下落到点的过程中，重力做的功为
故D正确，C错误。
故选D。
6．C
【详解】
AB．物体重力势能的大小与零势能参考面的选取有关，由于本题零势能参考面未确定，所以小球在A点时，重力势能可能为mgH，也可能为零，故AB错误；
CD．整个运动过程中，根据功能关系可知，物体重力势能的变化量为
故C正确，D错误。
故选C。
7．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。
8．B
【详解】
抬高的过程中克服重力做功
故铁棒的重力势能增加了150 J，铁棒重力势能增加多少与参考平面选取无关，因为克服重力做功与参考平面选取无关，故B正确ACD错误。
故选B。
9．B
【详解】
克服重力做功，即重力做负功，重力势能增加，高度升高，克服重力做功50J，重力势能就增加50J，但不知道零势面，故势能不知，故ACD错误，B正确。
故选B。
10．D
【详解】
A．弹簧的弹性势能与形变量有关，若弹簧拉伸时的形变量与压缩时的形变量相等，则弹簧拉伸时的弹性势能等于压缩时的弹性势能；若弹簧拉伸时的形变量小于压缩时的形变量，则弹簧拉伸时的弹性势能小于压缩时的弹性势能，A错误；
B．弹簧的形变量越大，弹性势能越大，若弹簧处于压缩状态，当弹簧变长时，它的弹性势能减小，B错误；
C．由于高度具有相对性，所以重力势能也有相对性，跟所选取的零势能面有关，对于某个位置，选取的零势能面不同，则重力势能的值也就不同，C错误；
D．重力做功是重力势能变化的量度，故只要重力做功，物体的重力势能一定变化，重力做正功重力势能减少，重力做负功也即物体克服重力做功，重力势能增加故，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
AB．重力势能的大小与选择的参考面有关，如果选择A点处为参考面，则物体在A点具有的重力势能为零，AB错误；
C．以桌面为参考平面，物体在A点具有的重力势能为，C错误；
D．以地面为参考平面，物体在A点具有的重力势能为，D正确。
故选D。
12．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。
13．AB
【详解】
A．开始时弹簧被压缩
物块B刚好离开挡板C时弹簧被拉长
则物块A的位移为
选项A正确；
B．初始状态弹簧的形变量与物块B刚好离开挡板C时弹簧的形变量相等，可知弹性势能相等，选项B正确；
C．对两物体及弹簧的整体而言，为了保证物块B不离开挡板C，若力F从零开始缓慢增大，则力F不能超过，选项C错误；
D．若力F为恒力，当物块B恰不离开挡板C时，即当A的速度为零时，物体A恰沿斜面向上运动，则当物体向上运动时处于平衡状态，则此时
则力F不能超过，选项D错误。
故选AB。
14．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。
15．AB
【详解】
A．火箭重力势能增加
A正确；
BCD．火箭由静止匀加速上升64m，则
解得
根据牛顿第二定律可得
解得
所以发动机的功率为
B正确，CD错误。
故选AB。
16． (1)；(2)
【详解】
(1)探测器从月球附近高度h处自由下落，经时间t自由下落到月球表面。据可得，月球表面的重力加速度
以月球表面为零势能面，探测器悬停时的重力势能
(2)探测器停在月球表面时，有
解得：月球的质量
月球的平均密度