4.4势能 课后练习（Word版含答案）

4.4势能
一、选择题（共15题）
1．如图所示，轻质弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置.今用手向下拉重物，第一次把它缓慢拉到A点，弹力做功W 1 ，第二次把它缓慢拉到B点后再令其回到A点，则这两次弹力做功的关系为（ ）
A．W 1 ＜ W 2 B． W 1 ＞ W 2 C．W 1 =2W 2 D． W 1 =W 2
2．物体从高处下落的过程中（　　）
A．重力做负功，重力势能减少 B．重力做负功，重力势能增大
C．重力做正功，重力势能增大 D．重力做正功，重力势能减少
3．如图所示,桌面离地高度为h质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落.由于小球受阻力作用,其下落的加速度为 .若以桌面为参考平面,那么（ ）
A．小球落地时的重力势能为
B．小球落地时的重力势能为
C．整个过程中小球重力势能减少了mgH
D．整个过程中小球重力势能减少了
4．物体在运动过程中克服重力做功为100J，则下列说法中正确的是（ ）
A．物体的重力势能一定增加了100J
B．物体的重力势能一定减小了100J
C．物体的动能一定增加100J
D．物体的动能一定减小100J.
5．下列说法中不正确的是：（ ）
A．重力做功与路径无关，与移动物体的初末位置的竖直高度差有关，即WAB=mghAB
B．静电场力做功与路径无关，与移动电荷的初末位置的电势差有关，即WAB=qUAB
C．重力对物体做正功，其重力势能能减少，做负功则重力势能增加
D．静电场力对正电荷做正功，正电荷电势能减少，对负电荷做正功，负电荷电势能增加
6．跳伞运动员在刚跳离飞机，降落伞尚未打开的一段时间内：①空气阻力做正功；②重力势能增加；③动能增加；④空气阻力做负功．以上说法正确的是（ ）
A．①② B．③④ C．②④ D．①③
7．在地面上以相同的初动能竖直向上抛出A、B两物体，它们的质量，不计空气阻力，它们上升的最大高度为和，它们的最大重力势能为和，则有（ ）．
A． B． C． D．
8．如图所示，重物A的质量为m，置于水平地面上，一根轻质弹簧原长为L，劲度系数为k，下端与重物A相连接。现将弹簧上端点P缓慢地竖直提起一段高度h，使重物A离开地面，这时重物A具有的重力势能为（以地面为零势能面，重力加速度为g）（　　）
A． B．
C． D．
9．如图，倾斜传送带上有两条光滑导轨，PA竖直、PB垂直于传送带，现同时在P点释放两个质量相同的小货物（均视为质点），各自沿两条导轨滑下，则它们滑到导轨底端（ ）
A．末速度相同 B．所用的时间相同
C．重力所做的功相同 D．重力做功的功率相同
10．下列说法正确的是（　　）
A．地面上的物体的重力势能一定为零
B．质量大的物体的重力势能一定大
C．不同的物体，离地面越高，其重力势能越大
D．离地面有一定高度的物体的重力势能可能为零
11．质量为的物体，在距地面高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（　　）
A．重力做功
B．物体的动能增加
C．物体的机械能减少
D．物体克服阻力做功
12．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
13．一个质量为m的小球,用长为L的轻绳悬挂于O点,小球在水平力F的作用下,从最低点P缓慢地移到Q点,如图所示,则在此过程中(　 　)
A．小球受到的合外力做功为mgL(1-cos θ)；
B．拉力F做功为FLsin θ ；
C．小球的重力势能增加mgL(1-cos θ)；
D．水平力F做功使小球的机械能增加mgL(1-cos θ)；
14．质量为m的物体在竖直向上的恒定拉力F的作用下，由静止开始向上运动高度，所受空气阻力恒为f，重力加速度为g，此过程中下列说法正确的是
A．物体的动能增加了（F一mg）H B．物体的重力势能增加了mgH
C．物体的机械能减少了f H D．物体的机械能增加了（F一f）H
15．若物体在运动过程中重力势能增大，则在此过程中（　　）
A．物体高度增加 B．物体高度降低
C．重力对物体做负功 D．重力对物体做正功
二、填空题
16．举高的物体可以对外做功，这是因为举高的物体具有__________．在物体下落过程中，这种形式的能量转化为物体的___________，从而可以对工件进行煅压等工作任务．
17．质量是的铜球，从离地面高处自由下落，其重力势能变为___________（取地面为参考平面）。
18．起重机将质量为100kg的物体从地面提升到10m高处。取。在这个过程中，重力做______(填“正功”或“负功”)，重力势能变化了_______ J。
19．质量为20kg的薄铁板平放在二楼的地面上，二楼地面与楼外地面的高度差为4m。这块铁板相对二楼地面的重力势能为_________J，相对楼外地面的重力势能为_________J；将铁板提高1m，若以二楼地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了_________J；将铁板提高1m，若以楼外地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了_________J。（重力加速度）
三、综合题
20．如图，质量 0.5 kg 的小球，从桌面以上 的 A点落到地面的B点，桌面高。若以桌面所处平面为零势能面。（ g = 10 m/s2 ）求：
(1)小球在A、B两点时的重力势能
(2)下落过程重力做的功
21．金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑地上88层，地下3层，高420.5m。游客在距地面341m的第68层可以环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底。
(1)质量为60kg的游客正在第68层观光，在下列情况中，他的重力势能各是多少？(g取10m/s2)
①以地面为参考平面；
②以第68层为参考平面；
(2)以420.5m的楼顶为参考平面，若他乘电梯从地面上升到68层，需克服重力做多少功？重力势能变化了多少？
22．用长度均为的细线把小球和质量为的小球悬挂起来，二者静止时的状态如图所示。今对小球加一水平向左的力，对小球加一水平向右的力，且，重力加速度为。物体在运动过程中和空气之间由于摩擦而生热，最后两个小球再次静止不动。则当两个小球最后再次静止不动时，二者组成的系统的重力势能与不加外力时相比变化了多少？
23．上海中心大厦建筑主体为118层，总高632m，如图所示．大厦正式对外开放后将由电梯将游客们直接送至距地面556m的第118层．除了第118层和119层作为主要观光层开房让游客体验外，大厦的125层和126层也将建设观光区，距地面高度分别达到580m和583m．
（1）一质量为70kg的游客正在第118层观光，在下列情况下，他的重力势能各是多少？（g取10m/s2）
①以地面为参考平面；
②以第125层为参考平面．
（2）若他乘电梯从地面上升到118层，需克服重力多少功？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
弹簧弹力对物体做的功等于弹性势能的减小量，由于两次初末位置一样，即两次对应的弹簧的形变量一样，两次弹簧对物体做功相等，故ABC错误，D正确．
故选：D．
2．D
【详解】
物体从高处下落的过程中，重力向下，位移向下，则重力做正功，重力势能减小。
故选D。
3．A
【详解】
AB、若以桌面为参考平面，一小球落地时的重力势能，故A正确，B错误；
CD、根据得：，所以整个过程中小球重力势能减少了mg(H+h)，故C、D错误；
故选A．
4．A
【详解】
物体在运动过程中克服重力做功100J，则物体的重力势能一定增加了100J，但物体的动能不一定减小100J，动能可能转化为重力势能的同时还有一部分转化为其他能量，选A.
5．D
【详解】
AC．重力做功与路经无关，与移动物体的初末位置的竖直高度差有关WAB=mghAB，hAB为高度差，重力做正功，其重力势能能减少，做负功则重力势能增加，故AC与题意不相符，
BD．电场力做功W=Uq，与路径无关，做正功电势能减小，做负功电势能增加，故B与题意不符，D与题意相符．
6．B
【详解】
跳伞运动员跳离飞机，在尚未打开降落伞的这段时间内，运动员向下运动，重力对运动员做正功，重力势能减少；空气阻力对运动员做负功．由于重力大于空气阻力，运动员向下做加速运动，其动能增加，故①②错误，③④正确．故B正确。
故选B。
7．B
【详解】
AB.因为不计空气阻力，在两个物体上升的过程中只有重力做功，上升到最大高度时，动能全部转化为重力势能，而两个物体初动能相同，因此最大重力势能也相同，故A错误B正确；
CD.根据机械能守恒定律可知
因为初动能相同，所以质量大的物体升高的最大高度低，所以，故CD错误。
8．C
【详解】
物块刚A离开地面时，弹簧所受的弹力等于物块的重力，根据胡克定律得弹簧伸长的长度为
由弹簧上端P缓慢的竖直向上提起的距离h，则物块上升的高度为
以地面为势能零点，这时物块A具有的重力势能为
选项C正确，ABD错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．货物落到传送带上的速度的方向不同，所以末速度不同，A错误；
B．导轨光滑，，所以做出的外接圆：
根据等时圆模型可知，两物体落到传送带上的时间相等，B正确；
C．重力做功根据：
货物质量相等，落到A点的货物高度大，重力做功多，C错误；
D．重力做功的功率为重力做功与时间的比值，即：
，时间相同，所以，D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．如果不选择地面为零势能面，地面上的物体的重力势能不等于零，A错误；
B．如果物体位于零势面上，无论质量大小，重力势能都等于零，B错误；
C．不同的物体，离地面越高，其重力势能不一定越大，质量相等的不同的物体，离地面越高，其重力势能越大，C错误；
D．如果选择物体所在的位置为零势面，该物体的重力势能等于零，所以离地面有一定高度的物体的重力势能可能为零，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．根据重力做功与重力势能变化的关系得
物体在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，则
所以重力势能减小了mgh，A错误；
B．根据牛顿第二定律得
根据动能定理知道
，
物体的动能增加，故B错误；
CD．物体除了重力还受到阻力f，根据牛顿第二定律得
解得
故
所以物体克服阻力做功，即机械能减少，C正确，D错误。
故选C。
12．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。
13．CD
【详解】
（1）在小球缓慢上升的过程中，始终处于平衡态，合力为零，故合力做功为零，A错误；
（2）分析可知，拉力F为变力，故无法使用功的表达式来计算功；根据动能定理得：，则拉力F做的功为，故B错误；
（3）重力势能的增加量为：，C正确；
（4）由题意可知，小球缓慢上升过程中，动能不变，重力势能增加，故系统机械能增加，由能量守恒定律可知，增加的机械能等于除重力以外，水平力F做的功．即水平力F做功，使得系统的机械能增加了，D正确．
故本题选CD．
14．BD
【详解】
A.物体受到重力、拉力以及空气的阻力，由动能定理合外力做功等于动能的变化量可得：
，
故A错误；
B.重力的功为 mgH，所以物体的重力势能增加了 mgH，故B正确；
CD.除重力外物体受到拉力和阻力，所以物体的机械能增加：
，
故C错误，D正确；
15．AC
【详解】
物体在运动过程中重力势能增大，物体的高度增加，重力对物体做负功；重力势能减小，物体高度降低，重力对物体做正功。
故选AC。
16． 势能 动能
【详解】
举高的物体可以对外做功，这是因为举高的物体具有势能．在物体下落过程中，这种形式的能量转化为物体的动能，从而可以对工件进行煅压等工作任务．
17．500J
【详解】
下落高度
物体的重力势能
18． 负功
【详解】
重力与物体位移方向相反，故重力做负功
代入数据解得
重力势能变化了
19． 0 800J 200J 200J
【详解】
铁板相对二楼地面高度为0，则铁板相对二楼地面的重力势能为0
相对楼外地面的高度为4m，则相对楼外地面的重力势能为
将铁板提高1m，若以二楼地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了
将铁板提高1m，若以楼外地面为参考平面，则铁板的重力势能变化了
20．(1) 6J，-4J；(2)10J
【详解】
（1）以桌面所处平面为零势能面，小球在A点重力势能
小球在B点重力势能
（2）下落过程小球重力做功
21．(1)①2.0×105J，②0；(2)2.0×105J，2.0×105J
【详解】
(1)①以地面为参考平面，游客在第68层的相对高度为341m，则
Ep1＝mgh＝60×10×341J≈2.0×105J。
②以68层处为参考平面，游客在第68层的相对高度为0，故Ep2＝0。
(2)克服重力做的功与参考平面的选择无关，即
W2＝mgh≈2.0×105J
所以重力势能增加了2.0×105J。
22．
【详解】
分析题意可知，当两个小球再次静止时的位置及受力图如图所示
由小球的受力图可知
解得
由图知，小球重力势能不变，小球重力势能增加，小球重力势能的变化量为
解得
23．（1）①以地面为参考平面重力势能为389200J，②以第125层为参考平面﹣16800J；
（2）若他乘电梯从地面上升到118层，需克服重力做功389200J．
【详解】
（1）、①以地面为零势能面，则重力势能为：EP1=mgh=700×556=389200J；
②以第125层为参考平面，则重力势能为：EP2=mgh'=700×（556﹣580）=﹣16800J；
（2）他乘电梯从地面上升到118层，需克服重力做功为：W=mgh=700×556=389200J；
答案第1页，共2页