4.4势能 课时提升练（word版含答案）

4.4势能 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增加的是（　　）
A．如图甲，撑竿跳高的运动员上升过程中，竿的弹性势能
B．如图乙，人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能
C．如图丙，模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的弹性势能
D．如图丁，小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能
2．质量为m的灯笼悬挂在空中，距地面高度为h。重力加速度为g，取地面为零势能面，则灯笼具有的重力势能为（　　）
A． B．mgh C．
3．越野玩具小车行驶在如图所示的路面上，从点经、行驶到点，其中段水平。下列说法正确的是（　　）
A．在段，小车的重力势能减少
B．在段，小车的重力势能不变
C．在段，小车的重力始终做负功
D．在全过程中，小车的重力势能始终都在增加
4．取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，不计空气阻力，已知该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为，则在抛出点其动能与重力势能的大小关系（　　）
A．动能和势能相等
B．势能大于动能
C．动能大于势能
D．因抛出时速度及高度未知，大小关系无法确定
5．一质量为的工件，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
6．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。物体由A点竖直向下运动到B点的过程中，其重力势能（　　）
A．增加 B．增加
C．减少 D．减少
7．下列关于重力势能和弹性势能的相关说法中，正确的是（　　）
A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径有关
B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球上的物体单独具有的
C．弹簧只要有形变，就一定具有弹性势能
D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的
8．如图所示，质量为的足球在地面1的位置以初速度被踢出后落到地面3的位置，在空中达到最高点2的高度为，速度为，取。请你根据这些数据判断下列说法错误的是（　　）
A．运动员踢球时对足球做的功为
B．足球由位置1运动到位置2，克服重力做功，足球的重力势能增加
C．足球由位置2运动到位置3，重力做功，足球重力势能减少
D．足球落地前瞬间的速度为
9．质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面的过程中（g为重力加速度），下列说法中正确的是（ ）
A．动能增加为 B．重力做功为
C．合外力做功为 D．物体的重力势能减少了
10． 卫星从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。据路透社报道， 系统搭建完毕后，美军通信能力可望增强10倍，不仅能够实现超高频卫星通信，还可同时传输音频、视频和数据资料。若卫星在发射升空的过程中总质量不变，则下列有关该通信卫星的说法正确的是（　　）
A．该卫星的发射速度应不小于11.2
B．当卫星到达它的运行轨道时，其内的物体将不受重力的作用
C．卫星在向上发射升空的过程中其重力势能逐渐变大
D．当卫星到达它的运行轨道（视为圆形）时，其线速度必大于7.9
11．甲乙两个物体质量之比1∶2，离地面高度之比是4∶1，选地面为零重力势能的位置，则甲与乙的重力势能之比是（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
12．如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（ 　　）
A．阻力对系统始终做负功
B．系统受到的合外力始终向下
C．加速下降时，重力做功大于系统重力势能的减小量
D．任意相等的时间内重力做的功相等
13．如图1所示，质量均为m的物块A和B用劲度系数为k的轻质弹簧拴接，竖直静置在水平桌面上。现用一竖直向上的力F拉动物块A，使其向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，如图2所示。已知重力加速度为g，从物块A开始运动到物块B恰要离开桌面的过程中，弹簧始终处于弹性限度内，则对此过程，下列说法正确的是（　　）
A．力F的初始值大小等于ma
B．物块A的最大动能等于
C．物块A增加的重力势能等于
D．弹簧的弹性势能变化量为零
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．质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．物体重力做的功为mgh
B．物体所受阻力做功为
C．物体重力势能减少了mgh
D．物体所受阻力做功为－
二、解答题
16．如图所示，物体与弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处静止释放，物体会由A向A′运动，A、A′关于O点对称，则：
（1）物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
（2）物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？
（3）在A、A′处弹性势能有什么关系？
17．如图所示，总长为2 m的光滑匀质铁链，质量为10 kg，跨过一光滑的轻质定滑轮。开始时铁链的两底端相齐，当略有扰动时某一端开始下落，求：从铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中，重力对铁链做了多少功？重力势能如何变化？(g取10 m/s2，不计滑轮大小)
参考答案
1．B
【详解】
A．撑竿跳高的运动员上升过程中，竿的形变量减小，弹力做正功，所以弹性势能减小，故A错误；
B．人拉长弹簧过程中，弹簧的形变量增大，弹力做负功，弹性势能增加，所以B正确；
C．模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的形变量减小，弹力做正功，所以弹性势能减小，故C错误；
D．小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的形变量减小，弹力做正功，所以弹性势能减小，故D错误；
故选B。
2．B
【详解】
取地面为零势能面，则灯笼具有的重力势能为
故选B。
3．B
【详解】
ABD．根据可知，在段，小车的重力势能随高度的升高而增大；在段，小车的重力势能不变；在段，小车的重力势能随高度的降低而减小；故AD错误，B正确；
C．在段，小车的重力势能减小，重力始终做正功，故C错误。
故选B。
4．A
【详解】
设抛出点的水平速度为v0，离地高度为h，落地时的速度方向与水平方向的夹角为，所以落地时竖直分速度大小为v0，根据运动学公式得
所以抛出点的动能
抛出点的重力势能
所以
故A正确。
故选A。
5．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。
6．D
【详解】
从A点运动到B点的过程中，重力做功为，因此重力势能减少。
故选D。
7．D
【详解】
A．重力势能与重力做功密切相关，重力做功与路径无关，只与初末位置有关，选项A错误；
B．抬高物体，物体具有重力势能，重力势能是地球与物体共有的，选项B错误；
C．弹簧只有发生弹性形变，才具有弹性势能，选项C错误；
D．选择不同的参考平面，重力势能不相同，但是对于同一过程重力势能的变化都是相同的，选项D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．根据动能定理可知，运动员踢球时，对足球做功增加了动能
故A正确，不符合题意；
B．足球由位置1运动到位置2，根据功能关系可知，克服重力做功，增加重力势能
重力势能增加50J，故B正确，不符合题意；
C．足球由位置2运动到位置3，重力做功，减少重力势能
重力势能减少50J，故C正确，不符合题意；
D．足球运动过程中，受到空气阻力作用，落地前瞬间速度无法确定，故D错误，符合题意。
故选D。
9．C
【详解】
AC．根据动能定理有
mah = Ek = mgh
A错误、C正确；
B．重力做的功为mgh，B错误；
D．重力做了多少正功重力势能减少了多少，由选项B知Ep = mgh，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．11.2km/s是脱离地球束缚的最小发射速度，所以该卫星的发射速度应小于11.2km/s，故A错误；
B．当卫星到达它的环绕轨道时，其内的物体仍然受重力，提供向心力，故B错误；
C．卫星在向上发射升空的过程中离地面越来越高，重力势能逐渐变大，故C正确；
D．7.9km/s是发射卫星的最小发射速度，也是绕地球运转的最大速度，当卫星到达它的环绕轨道且其环绕轨道可视为圆形轨道时，其线速度必小于7.9km/s，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
选地面为零重力势能的位置，则甲与乙的重力势能为
故其比值为
故选B。
12．A
【详解】
A．向下运动的过程中，阻力的方向与运动方向相反，则阻力对系统做负功，A正确；
B．加速下降的过程中，加速度方向向下，合力向下，减速下降的过程中，加速度方向向上，合力向上，B错误；
C．无论以什么运动状态运动，重力做功都等于系统重力势能的减小量，C错误；
D．重力做功
由于人做变速运动，相等时间内竖直向下的位移不相等，所以任意相等的时间内重力做的功不相等，D错误。
故选A。
13．ABD
【详解】
A．最初弹簧被压缩，A物体受到竖直向上的弹力等于重力，因为A物体向上做匀加速直线运动，对A受力分析：受重力、拉力和弹簧的弹力，开始阶段弹簧对A施加向上的支持力，由牛顿第二定律得
则得
由于初始位置
因此
故A正确；
B．初始位置弹簧被压缩x，物块B恰要离开桌面时，弹簧伸长x，因此整个过程中物体A上升2x，物块A向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，物块B恰要离开桌面时，物体A的速度最大，动能最大，由
，，
解得
故B正确；
C．物块A增加的重力势能等于
故C错误；
D．初始位置弹簧的压缩量与物块B恰要离开桌面时弹簧的伸长量相同，则弹簧的弹性势能相同，故弹簧的弹性势能变化量为零，故D正确。
故选ABD。
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．ACD
【详解】
因物体的加速度为，由牛顿第二定律可知
解得空气阻力为
A．重力做功为
A正确；
BD．阻力做功为
B错误，D正确；
C．根据重力做功与重力势能变化的关系，重力势能减少mgh，C正确。
故选ACD。
16．（1）正功，减少；（2）负功，增加；（3）相等
【详解】
略
17．50 J　减少50 J
【详解】
取B点所在平面为零势能参考平面，开始时链条的重心在A处，铁链离开滑轮时重心在B处，。因重力做功只与物体的始末位置的高度有关，所以从铁链刚开始下落到铁链刚脱离滑轮这一过程中，重力对铁链做的功为：
开始时链条的重心在A处时，铁链的重力势能为：
铁链离开滑轮重心在B处时，铁链的重力势能为：
在这一过程中铁链的重力势能变化量为：