高中物理人教版必修2练习：第七章 第6讲 探究弹性势能的表达式 word版含解析

高中物理人教版必修2练习：第七章 第6讲 探究弹性势能的表达式 word版含解析

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．W1h2，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＝F l ＝ 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＝－F 2(l1－l0)＝－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.