4.4势能 自主提升过关练（word版含答案）

4.4势能 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．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
2．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
3．温州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，沿螺旋滑道下滑（　　）
A．重力对游客做的功更多
B．到水面游客的动能更大
C．摩擦力对游客做的功更多
D．游客的重力势能减少的更少
4．如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设以桌面处为参考平面，则小球落到地面时瞬间的重力势能和整个过程中重力势能变化分别为（　　）
A．mgh，减少 B．mgh，增加
C．，增加 D．，减少
5．足球场上运动员将球踢出，足球在空中划过一条漂亮的弧线，球的轨迹如图所示。若以虚线位置为零势能面，则从足球被踢出到落地的过程中，足球的重力势能（　　）
A．一直增大 B．一直减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
6．如图所示，质量为的某运动员在做弓箭步练习。若他在内做了个弓箭步练习，则克服重力做的功和相应功率约为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
7．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
8．如图，身长为3L，质量为m的毛毛虫外出觅食，缓慢经过一边长为L的等边三角形小石块。从头部刚到达最高点开始，到身体中点刚刚到达最高点的过程中，毛毛虫的重力势能的变化量是（假设毛毛虫能一直贴着小石块前行） （　　）
A． B． C． D．
9．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
10．刀削面是人们喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图1所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀片飞快地削下一片片很薄的面片，使面片飞向旁边的锅里。若一面片获得了水平方向的初速度，飞出时离锅内水面的竖直距离约0.80m，如图2所示。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。在空中运动的过程中，面片的重力势能（　　）
A．先增大后减小 B．逐渐增大
C．保持不变 D．逐渐减小
11．质量的小球，从距桌面高的A点下落到地面的B点，桌面高，，以下判断正确的是（　　）
A．以地面为零势能面，小球在A点的重力势能为1J
B．以桌面为零势能面，小球在B点的重力势能为0.8J
C．整个下落过程中小球重力做功1.8J
D．整个下落过程中小球重力势能变化了1J
12．如图所示，上端开口，粗细均匀的U型管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h，现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中（　　）
A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变
B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大
C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大
D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变
13．假设在无风的天气里，下落的毽子受到的空气阻力与其下落的速度大小成正比，一毽子从高处竖直向下落到地面，此过程中毽子的重力势能为（以地面为0势能面），毽子下落全程的图像可能正确的有（图中实线为曲线，虚线为直线段）（　　）
A． B．
C． D．
14．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
15．以下叙述中正确的是（ ）
A．重力对物体做功越多，物体的重力势能越少
B．物体克服重力做功越多，物体的重力势能越少
C．重力对物体不做功物体的重力势能一定为零
D．物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零
二、解答题
16．某同学手持一个质量为的小球，以的初速度从离地面高度将小球斜向上抛出。不计空气阻力，重力加速度。求：
（1）从开始抛出到小球落地的过程中，小球所受重力做的功；
（2）小球落地时的速度大小。
参考答案
1．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。
2．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。
3．C
【详解】
AD．两种轨道的竖直高度相同，根据
WG=mgh
可知，重力对游客做的功相同，游客的重力势能减少相同，选项AD错误；
BC．根据
Wf=μmgcosθ x
可知沿螺旋滑道下滑时，θ更小，x较大，则摩擦力对游客做的功更多，根据动能定理
可知沿螺旋滑道下滑到水面游客的动能更小，选项B错误，C正确；
故选C。
4．D
【详解】
物体在桌面处的重力势能为0，则小球落地时的重力势能为-mgh；整个下落过程中重力做功为mg(H+h)，则重力势能减少mg（H+h），ABC错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
从足球被踢出到落地的过程中，足球的重力不变，根据
足球在零势能面一下，先逐渐接近零势能面，然后在零势能面上距离零势能面高度逐渐增大，到达最高点后距离零势能面高度逐渐减小，越过零势能面后逐渐远离零势能面，则其重力势能先增大后减小。
故选D。
6．B
【详解】
假设一次弓箭步练习的重心上升，则克服重力做的功为
克服重力做功的功率为
故选B。
7．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。
8．D
【详解】
选山丘底端为零势能面，初状态的重力势能为
身体中点刚刚到达最高点时的重力势能为
其重力势能的变化量为
故选D。
9．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。
10．D
【详解】
在空中运动的过程中，重力对面片做正功，面片的重力势能逐渐减小，故选D。
11．C
【详解】
A．以地面为零势能面，小球在A点的重力势能为
故A错误；
B．以桌面为零势能面，小球在B点的重力势能为
故B错误；
C．整个下落过程中小球重力做功为
故C正确；
D．整个下落过程中小球重力势能变化了
故D错误。
故选C。
12．B
【详解】
由于两管粗细相同，作用在液体上的大气压的合力为零，故大气压力不做功。水流动过程中中心下降，重力做正功，水的重力势能减小，减小的重力势能最终转化为水的内能，故水的内能增大，故选B。
13．AC
【详解】
毽子在某时刻的重力势能
则EP-t图像应该是开口向下，向下弯曲的曲线；因为毽子受空气阻力正比于速度，则
则随速度增加，加速度减小，当加速度减为零时，毽子匀速下落，此时下落的距离随时间均匀减小，则重力势能随时间均匀减小。若毽子在匀速之前没有落地，则图像为A；若毽子在落地之前已经匀速，则图像为C。
故选AC。
14．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。
15．AD
【详解】
A．当重力对物体做正功时，说明物体下降，故重力势能减小，重力对物体做功越多，物体的重力势能减小的越大，重力势能越小，A正确；
B．物体克服重力做功，说明重力做负功，物体上升，故重力势能增大，B错误；
C．重力对物体不做功，物体的重力势能不变，但重力势能是否为零与零势能面的选取有关，C错误；
D．重力势能与重力是否做功无关，物体没克服重力做功，物体的重力势能不一定为零，D正确。
故选AD。
16．（1） ；（2）
【详解】
（1）小球在运动过程中重力所做的功是
解得
（2）以地面为重力势能的参考平面，小球从抛出到落地机械能守恒
解得