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（　　） （） H h A．mgh，减少 mg H h B．mgh，增加 mg（） H h C．  mgh ，增加 mg（） H h D． mgh ，减少 mg（） 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 70kg 的某运动员在做弓箭步练习。若他在 1min 习，则克服重力做的功和相应功率约为（　　） A． 21000J ， 350W B．10500J ，175W 内做了 30 个弓箭步练 D． 10500J ， 350W C． 350J ，175W 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） （　　） 3 mgL A． 3 3 mgL B． 4 3 mgL C． 6 3 mgL D． 12 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（　 4 ） 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 m  0.1kg g  10m / s 2 的小球，从距桌面高 h1  1m 的 A 点下落到地面的 B 点，桌面高 h2  0.8m ， ，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 下落全程的 EP  t EP （以地面为 0 势能面），毽子 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 2m 2 ag B．物块 A 的最大动能等于 k m2 g 2 C．物块 A 增加的重力势能等于 k 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 2.5kg 的小球，以 2m/s 的初速度从离地面1.6m 高度将小球斜向 上抛出。不计空气阻力，重力加速度 g  10m/s2 。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 W  mgh 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 WG  W f  Ek 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 Ep  mgh 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 h  0.5m ，则克服重力做的功为 WG  mgh �30  70 �10 �0.5 �30J �10500J 克服重力做功的功率为 P WG  175W t 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 1 L 3 Ep1  mg � sin60� mgL 3 2 12 身体中点刚刚到达最高点时的重力势能为 1 L 3 Ep2  2 � mg � sin60� mgL 3 2 6 其重力势能的变化量为 Ep  Ep2  Ep1  3 3 3 mgL  mgL  mgL 6 12 12 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 以落地时竖直分速度大小为 v0，根据运动学公式得 v02  2 gh h v02 2g 所以抛出点的动能 Ek  1 2 mv0 2 抛出点的重力势能 v2 1 Ep  mgh  mg g 0  mv02 2g 2 所以 Ek  Ep 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 EpA  mg (h1  h2 )  1.8J 故 A 错误；  ，所 4 B．以桌面为零势能面，小球在 B 点的重力势能为 EpB  mgh2  0.8J 故 B 错误； C．整个下落过程中小球重力做功为 W  mg (h1  h2 )  1.8J 故 C 正确； D．整个下落过程中小球重力势能变化了 Δ1.8J Ep  W   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 1 EP 