4.4势能 同步练习（Word版含答案）

4.4势能同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，质量分布均匀的球位于水平地面上，球的质量为m、半径为R。以地面为参考平面，球的重力势能为（ ）
A．mgR B． C．0 D．-mgR
2．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
3．质量相等的甲、乙两物体从离地面相同高度处同时由静止开 始下落，运动中两物体所受阻力的特点不同，其v-t图象如图．则下列判断正确的是：
A．t0时刻甲物体的加速度小于乙物体的加速度
B．t0时刻甲物体所受阻力较小
C．0~t0时间内，甲、乙两物体重力势能的变化量相同
D．0~t0时间内，甲物体克服阻力做的功和乙相同
4．如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向B点的过程中（ ）
A．A到B过程重力功率始终为正，所以重力做正功
B．A到B过程弹力不做功，但因重力作用弹簧伸长
C．A到B过程弹力做负功，弹性势能一定增加
D．A到B过程重力做正功，弹力做负功，动能变化可能为零
5．把一桶20L的纯净水从一楼搬到四楼，在这个过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．重力做正功，重力势能约增加2×106J
B．重力做负功，重力势能约增加2×103J
C．重力做正功，重力势能约减少2×106J
D．重力做负功，重力势能约减少2×103J
6．下列物理量中属于矢量的是
A．动能 B．加速度 C．功 D．重力势能
7．质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地面高度为h，重力加速度为g，如图所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为（　　）
A．mgh，减少mg（H－h） B．mgh，增加mg（H＋h）
C．－mgh，减少mg（H＋h） D．－mgh，增加mg（H－h）
8．小华同学国庆节放假去爬山。他从山脚爬到山顶的过程中（　　）
A．重力做正功 B．重力做负功 C．重力势能不变 D．重力势能减小
9．如图所示，原长L0为100cm的轻质弹簧放置在一光滑的直槽内，弹簧的一端固定在槽的O端，另一端连接一小球。这一装置可以从水平位置开始绕O点缓缓地转到竖直位置，设弹簧的形变总是在其弹性限度内，这一过程小球上升重力势能有极大值，对应的高度h＝40cm，则此极大值对应着直槽与水平面的夹角为（　　）
A．30° B．37° C．53° D．60°
10．雨滴在空中下落的过程中，空气对它的阻力随其下落速度的增大而增大。若雨滴下落过程中其质量的变化及初速度的大小均可忽略不计，以地面为重力势能的零参考面。从雨滴开始下落计时，关于雨滴下落过程中其速度的大小v、重力势能Ep随时间变化的情况，如图所示的图象中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使袋由图中虚线位置变形至图中实线位置，下列说法正确的是（　　）
A．水的重力势能始终为正值
B．水的重力势能始终为负值
C．水的重力势能不变
D．水的重力势能增大
12．某同学以一定的初速度竖直向上抛出一小球。以抛出点为零势能点，不计空气阻力，小球可视为质点，图所示图线中，能反映小球从抛出到落回抛出点的过程中，其动能Ek或重力势能Ep随时间t变化关系的是（　　）
A． B． C． D．
13．小芳同学放学回家，假设他的质量是60kg，走楼梯从一楼到三楼她的重力势能增加量最接近的是（　　）
A．600J B．1500J C．3000J D．3600J
14．空中某点，将三个相同小球在同一位置同时以相同的初速度v水平抛出、竖直上抛、竖直下抛，则从抛出到落地，设地面为零势面，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．竖直向上抛的小球其重力势能的变化量最大
B．三个小球落地的速度相同
C．落地时重力的瞬时功率相同，方向都是竖直向下
D．竖直下抛的小球，其重力的平均功率最大
15．一质量为m的小球以初动能Ek0从地面竖直向上抛出，已知上升过程中受到阻力作用，图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能中的某一个与其上升高度之间的关系，（以地面为零势能面，ho表示上升的最大高度，图中坐标数据中的k值为常数且满足0A．①表示的是动能随上升高度的图像，②表示的是重力势能随上升高度的图像
B．上升过程中阻力大小恒定且f=（k+1）mg
C．上升高度时，重力势能和动能不相等
D．上升高度时，动能与重力势能之差为
二、填空题（共4题）
16．如图所示，质量为m、的小球（可视为质点）从地面上方H高处无初速度释放，落地后地而被砸出一个深为h的坑．全过程中，物体重力势能减少___，合力对物体做的总功为_________．
17．如图所示，水平桌面离地面高为H，质量为m的小球从离桌面高为h处，由静止沿固定在桌面上的光滑曲面轨道下滑至地面，不计空气阻力，重力加速度为g．假设以桌面为零势能的参考平面，则此过程中，重力做的功为_________；小球落地前瞬间的机械能为________．
18．小明体重为70kg，他从一楼匀速跑到五楼用时20s，已知楼层高为3m，他克服自身重力做功的功率约为__________（g=10m/s2）
19．某实验小组利用如图甲所示的实验装置，探究轻质弹簧的弹性势能与形变量的关系，光滑水平桌面距地面高为h，一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m的小钢球接触，弹簧处于原长时，将小球向左推，压缩弹簧一段距离后由静止释放，在弹簧弹力的作用下，小球从桌子边缘水平飞出，小球落到位于水平地面的复写纸上，从而在复写纸下方的白纸P点留下痕迹．(已知重力加速度为g)
(1)实验测得小球的落点P到O点的距离为l，那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能Ep与h、l、mg之间的关系式为________________；
(2)改变弹簧压缩量进行多次实验，测量数据如下表所示，请在图乙坐标纸上作出x－l图象______.
弹簧压缩量x/m 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120
小球飞行水平距离l/m 0.5 1.0 1.5 2.4 2.6 3.0
(3)由图象得出x与l的关系式为__________；由实验得到弹簧弹性势能Ep与弹簧压缩量x之间的关系式为________．
三、综合题（共4题）
20．小伙伴在河岸做抛石子游戏．如图所示为河的横截面示意图，小亮自O点以垂直岸边的水平速度向对岸抛石子，已知O点离水面AB的高度为h，O、A两点间的水平距离为，水面AB的宽度为，河岸倾角为θ，重力加速度为g，求：
（1）若石子直接落到水面上，求其在空中飞行的时间t；
（2）为使石子直接落到水面上，求抛出时速度大小的的范围；
（3）若石子质量为m，抛出速度大小为v时恰好在C点垂直撞击河坡，求石子从O到C过程中减少的重力势能ΔEP。
21．苏州市金鸡湖畔的水上摩天轮，直径为120m，架设60个轿厢，可同时容纳360个人观光，堪称世界上最大的水上摩天轮，如图所示，一质量为50kg的游客乘摩天轮匀速旋转一圈所用时间为25min，g取10m/s2，求：（计算结果请保留一位有效数字 ）
（1）摩天轮旋转的角速度大小；
（2）从最低点到最高点，该游客重力势能的增加量；
（3）该游客所受的向心力大小．
22．弹簧对物体的作用力为变力，在弹性限度内满足胡克定律，弹力做功同时伴随着弹性势能的改变。如图1所示，劲度系数为k的竖直轻弹簧固定在水平地面上，最上端位于O点。用手持一质量为m的物块从弹簧上端将弹簧缓缓下压到A点，手撤开后，物块保持静止，如图2所示。不计空气阻力，重力加速度为g。以下过程均在弹性限度内。
(1)求O、A两点间的距离d；
(2)若让物块从O点上方某一位置释放，到达O点时的速度大小为v1，然后向下压缩弹簧，如图3所示。O'是A点正下方的一点，且OA=AO'。已知物块到达O'点的速度大小为v2.
a.设弹簧弹力的大小为F，物块与O点间的距离为x，请在图4中画出F随x变化的示意图，并在此基础上，求物块在O'点时弹簧的弹性势能EpO'；
b.请从能量的角度分析说明v1=v2.
23．如图所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m高的支架上。（取，支架未画出）
(1)以地面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
(2)以桌面为参考平面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，重力势能变化了多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．B
3．B
4．C
5．B
6．B
7．C
8．B
9．C
10．B
11．D
12．C
13．D
14．D
15．D
16． 0
17． mg(h+H) mgh
18．420W
19．
20．（1）；（2）；（3）
21．（1）4×10﹣3rad/s；（2）6×104J；（3）5×10﹣2N
22．(1)；(2)a．，b．
23．（1）24J，减少了8J；（2）8J，减少了8J
答案第1页，共2页