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．袋鼠跳是一项很有趣的运动。如图所示，两位同学参加袋鼠跳游戏，他们起跳后向上上升到一定高度后再落回地面，下列说法正确的是（　　）
A．两位同学的重力势能始终大于零
B．该情景中只能选择水平地面为零势能面
C．两位同学上升过程中克服自身重力做功，重力势能增加
D．两位同学下落过程中自身重力做正功，重力势能增加
2．在光滑的桌面上有一根均匀柔软的质量为m、长为l的绳，其绳长的四分之一悬于桌面下，从绳子开始下滑至绳子刚好全部离开桌面的过程中，绳子的重力做功和重力势能变化如何（桌面离地高度大于l）（　　）
A．， B．，
C．， D．，
3．物体在运动过程中，重力做功100J，则以下说法正确的是（）
A．物体的高度一定升高了 B．物体的高度可能不变
C．物体的重力势能一定减少100J D．物体的重力势能一定增加100J
4．摩天轮是游乐场内一种大型转轮状设施，如图所示。一摩天轮正绕中间的固定轴匀速转动，摩天轮边缘悬挂透明座舱，游客坐在座椅上随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动。游客可视为质点。摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中重力势能不变
B．游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中重力势能减小
C．游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中动能减小
D．游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中动能增加
5．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
6．跳伞比赛中，运动员经历加速下降和减速下降两个直线运动过程，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．合力对系统始终做负功 B．合力对系统始终做正功
C．重力做功的功率始终增大 D．系统的重力势能始终减小
7．某同学把普通高中物理课本《必修二》从地板捡起放回课桌上，在此过程中，课本重力势能的增加量约为（　　）
A．0.3J B．3J C．30J D．300J
8．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
9．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．
10．如图所示，质量为的小球，从A点下落到地面上的B点，为，桌面高为（下落过程中忽略空气阻力影响）
所选择的参考平面 小球在A点的重力势能 小球在B点的重力势能 整个下落过程中重力做的功 整个下落过程中小球重力势能的变化量
桌面 12 20
地面 20 0 20
根据表中数据分析，下列说法不正确的是（　　）
A．重力势能与参考面的选取有关
B．重力做功与参考面的选取无关
C．重力做功和重力势能变化量的关系总是满足：
D．如果下落过程中空气阻力不可忽略，则表中的数据会发生变化
11．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
12．格林尼治时间2012年2月24日22时15分， 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
13．如图所示为家用撮箕的示意图，撮箕的、两面相互垂直，一玩具篮球放于撮箕内与、两面均接触（不计它们间的摩擦），表面对篮球的作用力为。当撮箕从图示位置开始绕轴旋转90°至面竖直的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．一直减小 B．先增大后减小
C．玩具篮球的重力势能保持不变 D．玩具篮球的重力势能先增大后减小
14．关于重力做功与重力势能，下列叙述中正确的是（　　）
A．重力对物体不做功，物体的重力势能一定为零
B．重力对物体做正功，物体的重力势能一定减少
C．物体克服重力做功，物体的重力势能可能减少
D．物体克服重力做功，物体的重力势能一定增加
15．（多选）西双湖风景区内的十七孔桥（如图甲）是除水晶塔之外的又一标志性建筑，它不仅是南北两湖的分界点，更是联系东西两方景区的交通要冲，其模型可简化为图乙。已知孔桥的拱高为h，A、B两点在同一水平面上。一游客在由A点运动到B点的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功
B．游客的重力势能先减小后增大，重力先做负功后做正功
C．游客的重力势能先增大后减小，重力先做正功后做负功
D．游客在整个运动过程中重力做功为零
二、解答题
16．如图所示，有一连通器放在水平地面上，左右两管的横截面积均为S，两管内盛有密度为的液体，底部阀门关闭时两管内液面的高度分别为和。现将阀门打开，让左管内的液体缓慢流入右管内，最后两管内液面的高度相同。在此过程中液体的重力势能变化了多少？
17．质量为50kg的人沿着长、倾角为的坡路走上一个土丘，重力对他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力势能增加了多少？
参考答案
1．C
【详解】
AB．两位同学的重力势能是否始终大于零取决于所选的零势能面，而零势能面的选择是任意的，不一定要选择水平地面，AB错误；
CD．两位同学上升过程中克服自身重力做功，重力势能增加，两位同学下落过程中自身重力做正功，重力势能减少，C正确，D错误。
故选C。
2．A
【详解】
设桌面为零势能面，将链条分成水平部分和竖直部分两段，水平部分的重力势能为零，竖直部分的重心在竖直段的中间，高度为，而竖直部分的重力为，重力势能
绳子刚好全部离开桌面，则高度为，而竖直部分的重力为，重力势能
重力势能的变化量
重力做的功
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．C
【详解】
AB．物体在运动过程中，重力做功100J，则物体高度降低，重力势能减小，故AB错误；
CD．重力做了100J功，物体重力势能减小100J，故D错误，C正确。
故选C。
4．B
【详解】
A．游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中高度增加，根据
EP=mgh
可知，重力势能增加，选项A错误；
B．游客在摩天轮内从最高点向下运动的过程中高度降低，根据
EP=mgh
可知，重力势能减小，选项B正确；
CD．摩天轮做匀速圆周运动，速度大小不变，则根据
可知，游客在摩天轮内从最低点向上运动的过程中以及最高点向下运动的过程中动能均不变，选项CD错误。
故选B。
5．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。
6．D
【详解】
AB．加速时合力与速度方向相同，合力对系统做正功，减速时，合力与速度方向相反，
合力对系统始终做负功，故AB错误；
C．根据
加速时重力做功的功率增大，减速时重力做功的功率减小，故Ｃ错误；
D．下降过程高度一直在降低，系统的重力势能始终减小，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
一本物理课本的质量
课桌高度约为1m，从地板捡起放回课桌上，重力做功
课本重力势能的增加量约为3J。
故选B。
8．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。
9．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。
10．D
【详解】
A．重力势能与参考面的选取有关，选项A正确，不符合题意；
B．重力做功与参考面的选取无关，选项B正确，不符合题意；
C．重力做功和重力势能变化量的关系总是满足
选项C正确，不符合题意；
D．重力做功的多少与是否存在阻力无关，即如果下落过程中空气阻力不可忽略，则表中的数据不会发生变化，选项D错误，符合题意。
故选D。
11．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。
12．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。
13．AD
【详解】
AB．设某时刻N面与水平面的夹角为θ，则
FN=mgcosθ
FM=mgsinθ
当撮箕从图示位置开始绕轴旋转90°至面竖直的过程中，θ变大，则FM增大，FN变小，A正确B错误。
CD．玩具篮球的重心距离地面的高度先增加后减小，则它的重力势能先增大后减小，C错误，D正确。
故选AD。
14．BD
【详解】
A．重力对物体不做功，物体的重力势能不变，但是不一定为零，故A错误；
B．重力对物体做正功，物体的重力势能一定减少，故B正确；
CD．物体克服重力做功，即重力做负功，物体重力势能一定增加，故D正确，C错误。
故选BD。
15．AD
【详解】
ABC．游客由A到桥顶，重力做负功，重力势能增加，由桥顶到B，重力做正功，重力势能减小，整个过程游客的重力势能先增大后减小，重力先做负功后做正功，故A正确，BC错误；
D．由于A、B等高，则整个过程中重力做功为零，故D正确。
故选AD。
16．减少了
【详解】
取水平地面为参考平面，阀门关闭时，两管内液体的重力势能之和为
打开阀门后，当两管内液面相平时，液面的高度为
此时两管内液体的重力势能之和为
在此过程中液体的重力势能的变化量为
即液体的重力势能减少了
17．-37500J，37500J，37500J
【详解】
重力对他做功为
W=-mgh=-50×10×150×sin30°=-37500J
他克服重力做功为
W=mgh=50×10×150 ×sin30°=37500J
由
W G=-△E P
可知重力势能增加37500J。