专题75 探究弹性势能的表达式试题君之K三关201.docx

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专题75探究弹性势能的表达式试题君之K三关201

第七章机械能守恒定律

第5节探究弹性势能的表达式

一、弹性势能

1.概念

发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有________的相互作用而具有的势能。

2.决定弹性势能大小的相关因素的猜想

弹性势能与重力势能同属于________,由此影响弹性势能的因素猜想如下:

弹性势能与弹簧的________和______有关。

二、弹性势能大小的探究

1.弹力做功特点

随弹簧________的变化而变化,还因为________的不同而不同。

2.弹力做功与弹性势能的关系

3.“化变为恒”求拉力做功

W总=F1Δl1+F2Δl2+…+________。

4.“F–l”图象面积的意义

表示________的值。

弹力势能劲度系数形变量

形变量弹簧FnΔln弹性势能

弹性势能的特点

(1)弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点,因相对位置改变而具有的能量,因而也是对系统而言的。

(2)弹性势能也是相对的,其大小在选定了零势能面后才有意义。

对弹簧,零势能面一般选弹簧自由长度时为零。

【例题】如图所示,质量为m的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住轻弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计轻弹簧的质量,则下列说法正确的是

A.重力做功-mgh,重力势能减少mgh

B.弹力做功-WF,弹性势能增加WF

C.重力势能增加mgh,弹性势能增加FH

D.重力势能增加mgh,弹性势能增加WF-mgh

参考答案:

D

1.(2018·广东省深圳市高级中学高一下学期期中)下列说法正确的是

A.匀速圆周运动是一种匀变速曲线运动

B.向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量

C.曲线运动中的物体不可能受到恒力的作用

D.弹性势能是指物体由于发生了弹性形变而具有的能量

2.关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是

A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大

B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小

C.在伸长量相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大

D.弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能

3.(2018·浙江省宁波市余姚中学高一下学期4月质量检测)如图所示,在光滑的水平面上有一物体,它的左端固连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动,在物体向右运动过程中,下列说法正确的是

A.弹簧的弹性势能逐渐减小

B.弹簧的弹性势能逐渐增大

C.弹簧的弹性势能先增大再减小

D.弹簧的弹性势能先减小再增大

4.在水平地面上竖直放置一轻质弹簧,有一物体从轻质弹簧的正上方自由落下,在物体压缩轻质弹簧速度减为零时,(选地面为重力势能参考面)

A.物体的重力势能最小

B.物体的重力势能最大

C.轻质弹簧的弹性势能最大

D.轻质弹簧的弹性势能最小

5.在一次蹦极运动中,人由高空跳下到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.人的重力势能减小

C.橡皮绳对人做正功

D.橡皮绳的弹性势能减少

6.(2018·山西省应县一中高一下学期第八次月考)关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是

A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大

B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小

C.在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大

D.弹性势能是弹簧和使它发生形变的物体所共有的

7.(2018·浙江省余姚市余姚中学高一下学期期中考试)关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是

A.弹簧长度相同的弹簧具有相同的弹性势能

B.在弹簧被拉伸的长度相同时,劲度系数k越大的弹簧,它的弹性势能越大

C.弹性限度内,长度相同且劲度系数也相同的弹簧的弹簧势能相等

D.弹性限度内,弹簧被拉伸的长度相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大

8.(2018·北京市延庆区高一下学期期末)两只不同的弹簧测力计A、B,劲度系数分别是k1、k2,(k1>k2)。

现用相同的力F拉弹簧,若弹簧的弹性势能为kx2/2,则下列说法正确的是

A.A的弹性势能大

B.B的弹性势能大

C.A、B弹性势能相等

D.无法判断

9.(2018·北京市西城区(北片)高一下学期期末)关于做功与势能变化的关系,下列说法正确的是

A.物体上升时,重力做正功,重力势能增加

B.物体上升时,重力做正功,重力势能减小

C.当弹簧被拉长时,弹簧弹力做负功,弹性势能减少

D.当弹簧被拉长时,弹簧弹力做负功,弹性势能增加

10.(2018·广东省普通高中学业水平模拟)如图所示,跳水运动员向下压跳板,随跳板一起从位置P1运动到位置P2,则此过程中

A.运动员受到的重力对他做负功

B.跳板的弹性势能一直在增加

C.运动员的重力势能一直在增加

D.运动员受到跳板的弹力对他做正功

11.(2018·江西省南昌市第二中学高一下学期第二次月考)有一劲度系数为k的弹簧,当弹簧从原长到伸长x时弹力(指弹簧对外的作用力,以下同)做功为W0。

规定弹簧处于原长时弹性势能为零,且都在弹性限度内。

则下列叙述正确的是

A.使弹簧从原长到伸长x时,弹力做正功,W0>0,弹性势能Ep<0

B.使弹簧从原长到压缩x时,弹力做负功等于W0,W0<0,弹性势能Ep>0

C.使弹簧从伸长x到缩短x的过程中,弹力做2W0的正功

D.使弹簧从伸长x到缩短x的过程中,弹力的功为零,弹性势能总变化量为零

12.一根弹簧的弹力与弹簧的伸长量之间的关系图线如图所示,那么弹簧的伸长量由8cm到4cm的过程中,弹力做功与弹性势能的变化量分别为

A.3.6J,-3.6JB.-3.6J,3.6J

C.1.8J,-1.8JD.-1.8J,1.8J

13.在光滑的水平面上,物体A以较大速度va向前运动,与以较小速度vb向同一方向运动的、连有轻

质弹簧的物体B发生相互作用,如图所示。

在相互作用的过程中,当系统的弹性势能最大时

A.va>vbB.va=vbC.va

14.如图所示,一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧,墙壁和物体间的轻质弹簧被物体压缩,在此过程中以下说法正确的是

A.物体对轻质弹簧做的功与轻质弹簧的压缩量成正比

B.物体向墙壁运动相同的位移,弹力做的功不相等

C.弹力做正功,轻质弹簧的弹性势能减小

D.弹力做负功,轻质弹簧的弹性势能增加

15.如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,从轻弹簧保持原长的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

A.重力势能减少,弹性势能减少

B.重力势能减少,弹性势能增加

C.若用与轻弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替轻弹簧后,重力做正功,弹力不做功

D.若用与轻弹簧原长相等不可伸长的细绳代替轻弹簧,更换细绳前后重力做功不变,弹力不做功

16.如图所示,弹簧的一端固定在墙上,另一端在水平力F作用下缓慢拉伸了x。

关于拉力F、弹性势能Ep随伸长量x的变化图象正确的是

17.关于弹力做功与弹性势能的说法正确的是

A.弹力对物体所做的功等于物体所具有的弹性势能

B.物体克服弹力所做的功等于物体所具有的弹性势能

C.弹力对物体所做的功等于物体弹性势能的减少

D.以上说法都不对

18.一竖直弹簧下端固定在水平地面上,小球从弹簧上端的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示。

经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则

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

19.在一次演示实验中,一压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一小球,测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面上滚动的距离s如下表所示。

由此表可以归纳出小球滚动的距离s跟弹簧压缩的距离d之间的关系,并猜测弹簧的弹性势能Ep跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别是(选项中k1、k2是常量)

实验次数

1

2

3

4

d/cm

0.50

1.00

2.00

4.00

s/cm

4.98

20.02

80.10

319.5

A.s=k1d,Ep=k2dB.s=k1d,Ep=k2d2

C.s=k1d2,Ep=k2dD.s=k1d2,Ep=k2d2

20.(2018·浙江省宁波市北仑中学高一下学期期中)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

21.(2018·云南省曲靖市会泽县第一中学高一下学期3月份月考)有一劲度系数为k的弹簧,当弹簧从原长伸长Δl时弹力做功为W0。

若规定弹簧处于原长时弹性势能为零,则下列叙述正确的是

A.使弹簧从原长伸长Δl时,弹力做正功W0,弹性势能Ep<0

B.使弹簧从原长压缩Δl时,弹力做负功W0,弹性势能Ep>0

C.使弹簧从伸长Δl变化到缩短Δl的过程中,弹力做2W0的正功

D.使弹簧从伸长Δl变化到缩短Δl的过程中,弹力的功为零

22.(2018·山东省烟台市高一上学期期末)有一小球只在重力作用下由静止开始自由落下,在其正下方固定一根足够长的轻质弹簧,如图所示,在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中

A.小球接触弹簧后即做减速运动

B.小球的重力势能一直减小,弹簧的弹性势能一直增大

C.当小球的速度最大时,它所受的合力为零

D.小球所受的合力一直对小球做负功

23.(2018·黑龙江省鸡西市第十九中学高一第二学期中)下列关于势能的说法正确的是

A.放在地面上的物体所具有的重力势能一定等于零

B.将质量为m的物体匀速举高h,重力势能增加mgh

C.发生弹性形变的物体一定都具有弹性势能

D.具有弹性势能的物体可能同时也具有重力势能

24.如图所示,质量相等的A、B两物体之间连接一轻弹簧,竖直放在水平地面上,今用力F缓慢向上拉A,直到B刚要离开地面。

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,试比较Ep1、Ep2的大小。

25.如图所示是弹簧门的一角,依靠弹簧形变后储存的弹性势能自动将打开的门关闭,当弹簧门打开时,弹簧的弹力对外做________功,弹性势能________;当弹簧门关闭时,弹簧的弹力对外做________功,弹性势能________。

 

1.BD【解析】匀速圆周运动过程中加速度大小恒定,但方向时刻在变,所以不是匀变速曲线运动,A错误;向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,B正确;平抛运动是曲线运动,运动中只受重力作用,为恒力,C错误;物体由于发生弹性形变而具有的能量,D正确。

3.D【解析】当撤去F后,物体向右运动的过程中,弹簧先由压缩状态变到原长,再伸长,所以形变量先减小后增大,则弹簧的弹性势能先减少再增加。

故D正确。

故选D。

【点睛】弹簧的弹性势能与弹簧的形变量大小有关,形变量越大,弹性势能越大,题中弹簧先压缩后伸长,根据形变量的变化,分析弹性势能的变化。

4.AC【解析】速度减为零时,物体离地面的高度最小,根据重力势能Ep=mgh得,此时重力势能最小,所以A正确,B错误;此时轻质弹簧的形变量最大,所以弹性势能最大,故C正确,D错误。

5.AB【解析】人一直在下降,重力一直做正功,重力势能一直在减小,所以AB正确;橡皮绳的弹力一直做负功,弹性势能增大,所以CD错误。

6.C【解析】当弹簧变长时,它的弹性势能不一定增大,若弹簧处于压缩状态时,弹簧的弹性势能减小,故A错误。

若处于压缩状态时,弹簧变短时,弹簧的弹性势能增大,故B错误。

由EP=

kx2得知,在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大,故C正确。

弹性势能是弹簧具有的,与使它发生形变的物体无关,选项D错误。

故选C。

【点睛】对于弹簧,当弹簧形变量越大,弹性势能越大。

在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大。

在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大。

8.B【解析】克服弹簧的弹力做的功等于弹簧增加的弹性势能,两个弹簧的拉力相等的条件下,劲度系数越大,形变量越小,故根据

可知,弹性势能与弹簧的劲度系数成反比,故B的弹性势能大,B正确。

9.D【解析】AB、物体上升时,重力做负功,重力势能一定增加,故AB错误;CD、当弹簧被拉长时,弹簧弹力做负功,弹性势能增加,故C错误,D正确。

【点睛】解决本题时要知道重力做功和重力势能变化的关系,以及弹力做功和弹性势能变化的关系,这种关系相似。

10.B【解析】A、从

重力做正功,重力势能减小,故AC错误;B、板的弹力做负功,故板的弹性势能一直增大,故选项B正确;D、板对运动员弹力的方向竖直向上,而运动员的位移向下,故做负功,故选项D错误。

11.BD【解析】使弹簧从原长到伸长x时,弹力做负功,

,弹性势能

,故A错误;使弹簧从原长到压缩x时,弹力做负功等于

,弹性势能

,故B正确;使弹簧从伸长x到缩短x的过程中,形变量不变,故弹簧的弹性势能不变,弹力做功为0,故C错误,D正确;故选BD。

【点睛】弹性势能具有相对性,弹性势能的变化根据

判定势能的大小以及变化。

形变量相同,不管是压缩还是伸长,弹簧的弹性势能不变。

12.C【解析】F-l图线与l轴围成的面积表示弹力做功的大小,故W=

×0.08×60J-

×0.04×30J=1.8J,弹簧的伸长量减小,弹力做正功,故弹性势能减少1.8J,C正确。

13.B【解析】求解该题的关键是要清楚弹簧的形变量最大时,它的弹性势能最大,而弹簧的形变量最大时,两物体的距离不是最大,就是最小。

当两物体A、B第一次相距最近时,va=vb,弹簧压缩量最大,弹性势能最大,B正确。

15.BC【解析】小球下摆时,重力做正功,轻弹簧要伸长,弹力做负功,因此重力势能减少,弹性势能增加,A错,B对;用不可伸长的细绳代替轻弹簧向下摆动,弹力由于始终与运动方向垂直而不做功,重力仍然做正功,做功数值大小小于更换细绳前重力做的功,C对,D错。

16.AD【解析】因为是缓慢拉伸,所以拉力始终与弹簧弹力大小相等,由胡克定律知F=kx,F–x图象为倾斜直线,A对,B错;因为Ep∝x2,所以C错,D对。

17.C【解析】弹力对物体所做的功将弹性势能转化为其他形式的能,C对,A错;物体克服弹力所做的功等于弹性势能改变,B错。

18.B【解析】最终小球静止在A点时,小球受重力与弹簧的弹力相等,故mg=kx,即可得出弹簧在A点的压缩量x=

,与下落时的高度h无关,A错,B对;对同一弹簧,它的弹性势能大小仅与弹簧的形变量有关,小球静止在A点或经过A点时,弹簧的弹性势能相同,CD错。

19.D【解析】分析实验数据,可看出在误差允许的范围内

=20×103,即s=k1d2。

由生活常识可猜测,弹性势能越大,小球滚动的距离越远,Ep∝s,则Ep∝d2,Ep=k2d2。

20.C【解析】在重物由A点摆向B点的过程中,小球的动能增加,重物的高度下降,重力做正功,重物的重力势能减小;重力的功率开始时为零,然后逐渐变大,最后又减小到零;弹簧的形变量增大,则弹簧的弹性势能增加,弹簧弹力做负功;故ABD错误,C正确。

故选C。

21.BD【解析】使弹簧从原长伸长

时,弹力的方向与位移方向相反,弹力做负功,弹性势能增加,即

,故A错误;使弹簧从原长压缩

时,弹力的方向与位移方向相反,弹力做负功,弹性势能增加,即

,故B正确;使弹簧从伸长

变化到缩短

的过程中,弹力先做正功再做负功,故弹力做功为零,故C错误,D正确;故选BD。

22.BC【解析】在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中:

小球接触弹簧后,小球受重力和弹簧对小球向上的弹力,开始时弹簧弹力较小,小球受到的合力

向下,小球向下做加速运动。

当弹簧弹力等于小球重力时,小球的加速度为零,速度最大。

当弹簧弹力大于小球重力时,小球受到的合力

向上,小球向下做减速运动,小球速度为零时,将弹簧压至最短。

A:

小球接触弹簧后先做加速运动,故A项错误。

B:

在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,小球向下运动,小球的重力势能一直减小;弹簧压缩量越来越大,弹簧的弹性势能一直增大,故B项正确。

C:

当小球的速度最大时,它所受的合力为零,故C项正确。

D:

在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,小球所受的合力先向下减小变为零然后反向增大,小球所受的合力先做正功然后做负功,故D项错误。

23.BCD【解析】A、由于不一定以地面为参考平面,故地面上的物体重力势能不一定为零,故A错误;B、将质量为m的物体匀速举高h,克服重力做功mgh,则物体的重力势能增加mgh,故B正确;C、发生弹性形变的物体一定都具有弹性势能,故C正确。

D、具有弹性势能的物体若离参考平面的高度不为零,物体也有重力势能,故D正确。

故选BCD。

25.负 增加 正 减少

【解析】弹簧门打开时,弹簧弹力方向与门的移动方向相反,弹力做负功、随着形变量增加,弹性势能增大。

弹簧门关闭时,弹簧弹力方向与门的移动方向相同,弹力做正功,随着形变量减小,弹性势能减少。

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