人教版 (新课标)必修25.探究弹性势能的表达式课时训练

这是一份人教版 (新课标)必修25.探究弹性势能的表达式课时训练，共6页。







第6讲 探究弹性势能


的表达式








[时间：60分钟]


题组一 对弹性势能的理解


1．关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是( )


A．重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体


B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的


C．重力势能和弹性势能都是相对的


D．重力势能和弹性势能都是状态量


2.如图1所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是( )





图1


A．重力势能减少，弹性势能增大


B．重力势能增大，弹性势能减少


C．重力势能减少，弹性势能减少


D．重力势能不变，弹性势能增大


3.一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图2所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则( )





图2


A．h越大，弹簧在A点的压缩量越大


B．弹簧在A点的压缩量与h无关


C．h越大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能越大


D．小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大


4.如图3所示，质量相等的两木块中间连有一弹簧，今用力F缓慢向上提A，直到B恰好离开地面．开始时物体A静止在弹簧上面．设开始时弹簧的弹性势能为Ep1，B刚要离开地面时，弹簧的弹性势能为Ep2，则关于Ep1、Ep2大小关系及弹性势能变化ΔEp说法中正确的是( )





图3


A．Ep1＝Ep2 B．Ep1＞Ep2


C．ΔEp＞0 D．ΔEp＜0


5.某同学在桌面上用一个小钢球和一个弹簧来探究弹簧的弹性势能．弹簧一端固定(如图4所示)，另一端用钢球压缩弹簧后释放，钢球被弹出后落地．当他发现弹簧压缩得越多，钢球被弹出得越远，由此能得出的结论应是( )





图4


A．弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大


B．弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越小


C．弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越大


D．弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越小


题组二 弹力做功与弹性势能变化的关系


6．在一次“蹦极”运动中，人由高空落下到降至最低点的整个过程中，下列说法中正确的是( )


A．重力对人做正功


B．人的重力势能减少了


C．橡皮绳对人做负功


D．橡皮绳的弹性势能减少了


7.如图5所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，已知OA＝AB，弹簧始终在弹性限度内，则这两次弹力做功的关系为( )





图5


A．W1

C．W2＝2W1 D．W1＝W2


8.如图6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点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中( )





图6


A．重力做正功，重力势能减小


B．重力做正功，重力势能增加


C．弹力做正功，弹性势能减少


D．弹力做负功，弹性势能增加


9.如图7所示，质量不计的弹簧一端固定在地面上，弹簧竖直放置，将一小球从距弹簧自由端高度分别为h1、h2的地方先后由静止释放，h1>h2，小球触到弹簧后向下运动压缩弹簧，从开始释放小球到获得最大速度的过程中，小球重力势能的减少量ΔE1、ΔE2的关系及弹簧弹性势能的增加量ΔEp1、ΔEp2的关系中，正确的一组是( )





图7


A．ΔE1＝ΔE2，ΔEp1＝ΔEp2


B．ΔE1>ΔE2，ΔEp1＝ΔEp2


C．ΔE1＝ΔE2，ΔEp1>ΔEp2


D．ΔE1>ΔE2，ΔEp1>ΔEp2


题组三 综合应用


10．弹簧原长l0＝15 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到l1＝20 cm时，作用在弹簧上的力为400 N.


(1)弹簧的劲度系数k为多少？


(2)在该过程中弹力做了多少功？


(3)弹簧的弹性势能变化了多少？

















11.在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg的木块相连，系统处于平衡状态．若在木块上再加一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动0.10 m，力F做功2.5 J，此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50 N，如图8所示．求在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量．(g取10 m/s2)





图8





答案精析


第6讲 探究弹性势能的表达式


1．ACD [重力势能具有系统性，弹性势能只属于发生弹性形变的物体，故A对，重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D对．]


2．A [弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能减少，故A正确．]


3．B [最终小球静止在A点时，通过受力分析，小球受自身重力mg与弹簧的弹力kx大小相等，由mg＝kx得，弹簧在A点的压缩量x与h无关，弹簧弹性势能与h无关．]


4．A [开始时弹簧形变量为x1，有kx1＝mg，则设B离开地面时形变量为x2，有kx2＝mg.由于x1＝x2所以Ep1＝Ep2，ΔEp＝0，A对．]


5．A


6．ABC [在“蹦极”运动中，人由高空落下到最低点的过程中，重力方向和位移方向均向下，重力对人做正功，重力势能减少，A、B正确；在人和橡皮绳相互作用的过程中，橡皮绳对人的拉力向上，人的位移方向向下，橡皮绳的拉力对人做负功，橡皮绳的弹性势能增加，C正确，D错误．]


7．D


8．AD [用细绳拴住小球向下摆动过程重力做正功，重力势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．选项A、D正确．]


9．B [速度最大的条件是弹力等于重力即kx＝mg，即达到最大速度时，弹簧形变量x相同．两种情况下，对应于同一位置，则ΔEp1＝ΔEp2，由于h1>h2，所以ΔE1>ΔE2，B对．]


10．(1)8 000 N/m (2)－10 J


(3)增加了10 J


解析 (1)k＝eq \f(F,l)＝eq \f(400,0.2－0.15) N/m＝


8 000 N/m.


(2)由于F＝kl，作出Fl图象如图所示，求出图中画斜线部分面积，即为弹力做功的绝对值，由于在伸长过程中弹力F方向与位移方向相反，故弹力F在此过程中做负功．


可得W＝－eq \f(F,2)(l1－l0)＝－eq \f(400,2)×0.05 J＝－10 J.


(3)ΔEp＝－W＝10 J，即弹性势能增大10 J.


11．4.5 J


解析 木块缓慢下移0.10 m的过程中，F与重力的合力始终与弹簧弹力等大反向，所以力F和重力做的总功等于克服弹簧弹力做的功，即


W总＝－(WF＋mgh)＝－(2.5＋2.0×10×0.10) J＝－4.5 J


由弹力做功与弹性势能变化的关系知，


ΔEp＝－W总＝4.5 J.