Để tính năng lượng mà học sinh cần sử dụng, ta cần tính trọng lượng của xô nước và chiều cao từ tầng 1 lên tầng 4.

Trọng lượng của xô nước là 20N.

Chiều cao từ tầng 1 lên tầng 4 là 4m x 4 = 16m.

Theo định nghĩa, 1J là năng lượng cần để nâng một vật có trọng lượng 1N lên cao 1m. Vậy năng lượng cần để nâng xô nước từ tầng 1 lên tầng 4 là 20N x 16m = 320J.

Để đổi từ J sang cal, ta nhân 320J với tỷ lệ 1 cal = 4,2J.

320J x (1 cal / 4,2J) = 76 cal.

Vậy năng lượng mà học sinh cần sử dụng là 76 cal.

Đáp án là D. 76.