高一物理下册5探究弹性势能的表达式知识点归纳Word格式文档下载.docx

1、D.如图丁,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能形变量变大,弹性势能变大,形变量变小,弹性势能变小。题图甲中竿的形变量先变大后变小,题图丙和题图丁中橡皮筋和弹簧的形变量减小,形变量变大的只有题图乙,故选项B正确。B3关于弹性势能,下列说法正确的是（）A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增加B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定减少C.在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大D.弹簧的形变量越大,它的劲度系数k值越大当弹簧被压缩时,弹簧再变长,弹性势能减少,弹簧再变短,弹性势能增加,A、B均错误;在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大,C正确;劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的

2、,和形变量没关系,D错误。C4关于弹性势能和重力势能,下列说法不正确的是（）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正确;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正确。5自由下落的小球,从接触竖直放置的轻弹簧开始,到压缩弹簧有最大形变的过程中（）A.小球的速度逐渐减小B.小球、地球组成系统的重力势能逐渐减少C.小球、弹簧组成系统的弹性势能先逐渐增加再逐渐减少D.小球的加速度逐渐增大小球做加速度先减小到零后逐渐增大的变速运动,小球速

3、度先增大后减小,故选项A、D错误。小球的重力势能逐渐减少,由于弹簧的压缩量逐渐增大,因此弹簧的弹性势能逐渐增大,故选项B正确,C错误。6一根弹簧的弹力位移图线如图所示,那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中,弹力做的功和弹性势能的变化量为 （）A.3.6 J,-3.6 JB.-3.6 J,3.6 JC.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 JF-x围成的面积表示弹力做的功W=20.0860 J-20.0430 J=1.8 J弹性势能减少1.8 J,C正确。7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,

4、问:（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?（1）据胡克定律F=kx得k=x=F0l1-l0=4000.05 N/m=8 000 N/m。（2）由于F=kx,作出F-x图象如图所示,求出图中阴影面积,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x方向相反,故弹力F在此过程中做负功,W=-24000.05 J=-10 J。（3）弹力F做负功,则弹簧弹性势能增加,且做功的多少等于弹性势能的变化量,Ep=10 J。（1）8 000 N/m（2）-10 J（3）10 J8如图所示,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

5、kg的木块相连,若在木板上再作用一个竖直向下的力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,求:（1）在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量。（2）弹簧的劲度系数。弹性势能的增加量等于弹力做负功的值,所以设法求出弹簧弹力做的功是解决问题的关键。（1）木块下移0.10 m的过程中,力F与重力的合力等于弹簧弹力,所以力F和重力做功等于弹簧弹性势能的增加量,故弹性势能的增加量为Ep=WF+mgh=（2.5+2.0100.10） J=4.5 J。（2）由平衡条件得,木块再次处于平衡时F=kh,所以劲度系数k=h=500.10 N/m=

6、500 N/m。（1）4.5 J（2）500 N/m能力提升1在一次实验中,一个压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一个小物体,测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滑动的距离x的数据如下表所示。由此表可以归纳出小物体滑动的距离x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1234d/cm0.501.002.004.00x/m4.9820.0280.10319.5A.x=k1d,Ep=k2dB.x=k1d,Ep=k2d2C.x=k2d2,Ep=k1d D.x=k1d2,Ep=k2d2研究表中的d、x各组数值不难看出x=k

7、1d2,又弹性势能的减少等于物体克服摩擦力所做的功,即Ep=mgx=mgk1d2=k2d2,所以正确选项为D。（多选）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,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此过程中以下说法正确的是（）A.物体对弹簧做的功与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.弹簧的弹力做正功,弹性势能减少D.弹簧的弹力做负功,弹性势能增加由功的计算公式W=Flcos 知,恒力做功时,做功的多少与物体的位移成正比,而弹簧对物体的弹力是一个变力F=kl,所以A错误。弹簧开始被压缩时弹力小,弹力做的功也小,弹簧的压缩量变大时,物体移动相同的位移弹力做

8、的功多,故B正确。物体压缩弹簧的过程,弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反,所以弹力做负功,弹簧的压缩量增大,弹性势能增加,故C错误,D正确。BD一升降机机箱底部装有若干根弹簧,设在某次事故中,升降机吊索在空中断裂,忽略摩擦和空气阻力影响,则升降机在从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中（）A.升降机的速度不断减小B.升降机的加速度不断变大C.先是弹力做的负功小于重力做的正功,然后是弹力做的负功大于重力做的正功D.先是弹力做的负功大于重力做的正功,然后是弹力做的负功小于重力做的正功从弹簧下端触地直到最低点的运动过程中,弹簧的弹力不断变大。当弹力小于重力大小时,升降机加速度方向向下,升降机做加

9、速运动,由a=-Fm可知,加速度减小,重力做的功要大于弹力做的负功;当弹力大于重力大小时,升降机加速度的方向向上,升降机做减速运动,由a=-mgm可知,加速度变大,重力做的功要小于弹力做的负功。如图所示,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Ep,下列说法中正确的是（）A.Ep1=Ep2 B.Ep1Ep2C.Ep0 D.Ep开始时弹簧形变量为x1,有kx1=mg,B刚离开地面时弹簧形变量为x2,有kx2=mg。由于x

10、1=x2,所以Ep1=Ep2,Ep=0,A对。A5（多选）如图所示,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,经几次反弹以后小球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.小球第一次到A点的速度与h无关C.小球静止于A点的压缩量与h无关D.小球第一次到达最低点时弹簧的弹性势能与h的大小有关若A处弹簧的压缩量为x,由平衡条件可知,小球静止于A处时,满足kx=mg,x=k,所以A错,C对;小球下落高度h越大,第一次到A处的速度越大,第一次到最低点时弹簧的压缩量越大,其具有的弹性势能越大,故B错,D对。CD6（多选）某缓冲装置可抽象成

11、如图所示的简单模型。图中K1、K2为原长相等、劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是（）A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B.垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力大小相等C.垫片向右移动时,两弹簧的长度保持相等D.垫片向右移动时,两弹簧的弹性势能发生改变弹簧劲度系数k越大,向右压缩单位长度弹力越大,物体减速越快,缓冲效果越好,A错。由牛顿第三定律可知两弹簧弹力总是大小相等,B对。由于k1x1=k2x2,k1k2,所以x1x2,又因原长相等,故压缩后两弹簧的长度不相等,C错。弹簧形变量越来越大,弹性势能越来越大,D对。7如图所示,一轻弹簧竖直吊在天花板下,a图中弹簧处于自然状态,即弹簧处于原长;b图

12、中弹簧下端挂一质量为m的钩码,静止时弹簧伸长了l;c图中弹簧下端挂一质量为2m的钩码,静止时弹簧伸长了2l。分别取a、b两种状态的势能为零势能,计算各状态下的弹性势能。（1）选a状态自然长度时的势能为零势能（即Epa=0）,弹簧的弹力为变力,ab状态,弹力做功为W1=-2mgl,所以Epb=2mglac状态弹力做功为W2=-2mgl所以Epc=2mgl。（2）选b状态的势能为零势能（即Epb=0）,bc状态弹力做功为W1=-2（mg+2mg）l=-32mgl,故Epc=2mglba状态弹力做功为W2=2mgl故Epa=-2mgl。见解析8如图所示,弹簧的一端固定,另一端连接一个物块,弹簧质量不

13、计。物块（可视为质点）的质量为m,在水平桌面上沿x轴运动,与桌面间的动摩擦因数为,以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O,当弹簧的伸长量为x时,物块所受弹簧弹力大小为F=kx,k为常量。（1）请画出F随x变化的示意图;并根据F-x图象求物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中弹力所做的功。（2）物块由x1向右运动到x3,然后由x3返回到x2,在这个过程中,a.求弹力所做的功,并据此求弹性势能的变化量;b.求滑动摩擦力所做的功;并与弹力做功比较,说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。（1）F随x变化的关系如图所示。在F-x图象中,面积为外力拉弹簧时弹力所做的功。W=2Fx=12kx2。（2

14、）a.分段研究:从x1到x3过程中,弹簧的弹力做负功,为W1=-2k（x32-x12）从x3到x2过程中,弹簧的弹力做正功,为W2=2k（x32-x22）所以整个过程中弹簧的弹力做功为两者之和W=-2k（x22-x12）弹簧的弹性势能的变化为末弹性势能减初弹性势能Ep=2k（x22-x12）b.摩擦力与路程相关。在本题中摩擦力做负功。摩擦力大小为mg,路程为x1x3x2,大小为2x3-x1-x2摩擦力做功为Wf=-mg（2x3-x1-x2）势能的变化只与初末位置有关,与过程无关。通过上式发现,摩擦力做功与过程有关,所以不存在摩擦力势能。（1）2kx2（2）a.W=-12k（x22-x12）,Ep=12k（x22-x12）b.-mg（2x3-x1-x2）原因见解析