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专题7.5 探索弹性势能的表达式(练)-2016-2017学年高一物理同步精品课堂(提升版)(必修2)(解析版)

专题7.5 探索弹性势能的表达式(练)-2016-2017学年高一物理同步精品课堂(提升版)(必修2)(解析版)

1.两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 kx /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 【答案】B 2 ) 2.如图所示,某小球以速度 v 向放置于光滑水平面的轻质弹簧运动,在小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最 短的过程中( ) A. 弹力对小球做正功,弹簧的弹性势能减少 B. 弹力对小球做负功,弹簧的弹性势能减少 C. 弹力对小球做正功,弹簧的弹性势能增加 D. 弹力对小球做负功,弹簧的弹性势能增加 【答案】D 【解析】在小球从接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中,弹簧对小球的弹力方向向右,与位移方向相反, 则弹力对小球做负功,弹簧的弹性势能增加,故 ABC 错误,D 正确.故选 D. 点睛:解决本题的关键要掌握判断力做功正负的方向:看力与位移的夹角,要知道弹簧的弹力做负功时, 弹性势能增加. 3.如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,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,在物体向右运动的过程中下列说法正确的是 A. 弹簧的弹性势能逐渐减少 B. 弹簧的弹性势能逐渐增加 C. 弹簧的弹性势能先增加再减少 D. 弹簧的弹性势能先减少再增加 【答案】D 4.如图所示,将一弹簧拉力器拉伸(未超过弹性限度) ,其弹性势能 A. 一直减小 【答案】B B. 一直增大 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 【解析】弹簧的弹性势能与形变量的平方成正比,即 E p ? 一直增大,故 B 正确;ACD 错误。学科.网 1 2 kx ,所以将一弹簧拉力器拉伸,其弹性势能 2 5.弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具,其构造原理如图所示,橡皮筋两端点 A、B 固定在把手上,橡皮筋处 于 ACB 时恰好为原长状态,在 C 处(AB 连线的中垂线上)放一固体弹丸,一手执把,另一手将弹丸拉至 D 点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去,打击目标。现将弹丸竖直向上发射,已知 E 是 CD 中点,则 A.从 D 到 C 过程中,弹丸的机械能守恒 B.从 D 到 C 过程中,弹丸的动能一直在增大 C.从 D 到 C 过程中,橡皮筋的弹性势能先增大后减小 D.从 D 到 E 过程橡皮筋对弹丸做功大于从 E 到 C 过程 【答案】D 6.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 l.关于拉力 F、弹性势能 Ep 随伸长量 l 的变化图线,其中正确的是( ) 【答案】D 【解析】由 F=kx 知,选项 A、B 错误;由 Ep= 1 2 kx 知,选项 D 正确. 2 7. (多选)在探究弹簧的弹性势能的表达式时,下面猜想有一定道理的是( ) A.重力势能与物体被举起的高度 h 有关,所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关 B.重力势能与物体被举起的高度 h 有关,所以弹性势能很可能与弹簧拉伸(或压缩)的长度有关 C.重力势能与物体所受的重力 mg 大小有关,所以弹性势能很可能与弹簧的劲度系数有关 D.重力势能与物体的质量有关,所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关 【答案】BC 8. (多选)关于物理学思想方法,下列叙述正确的是( A. 演示微小形变时,运用了放大法 B. 将物体看成质点,运用了理想模型法 ) C. 将很短时间内的平均速度看成瞬时速度,运用了等效替代法 D. 探究弹性势能表达式用 F-L 图象下梯形的面积代表功,运用了微元法 【答案】ABD 【解析】演示微小形变时,为了便于观察,运用了放大法,故 A 说法正确;将带电体看成点电荷,运用了 理想模型法,故 B 说法正确;△t→0 时的平均速度可看成瞬时速度,采用的是极限分析方法,故 C 说法错 误;探究弹性势能表达式用 F-l 图象下梯形的面积代表功,运用了微元法,故 D 说法正确。 9.通过探究得到弹性势能的表达式为 Ep= 1 2 kx ,式中 k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧伸长(或缩短)的长 2 度,请利用弹性势能表达式计算下列问题.放在地面上的物体上端系在劲度系数 k=400 N/m 的弹簧上,弹 簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上,如图所示.手拉绳子的另一端,从轻绳处于张紧状态开始,当往下 拉 0.1 m 物体开始离开地面时,继续拉绳,使物体缓慢升高到离地 h=0.5 m 高处.如果不计弹簧重和滑 轮跟绳的摩擦,求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值. 【答案】22 J 2 J 【解析】由题意知弹簧的最大伸长量 x=0.1 m 10.如图 1 所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视 为质点) ,弹簧处于原长时小 球位于 O 点。将小球从 O 点由静止释放,小球沿竖直方向在 OP 之间做往复运动,如图 2 所示。小球运 动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气 阻力,重力加速度为 g。 (1)在小球运动的过程中,经过某一位置 A 时动能为 Ek1,重力势能为 EP1,弹簧弹 性势能为 E 弹 1,经过 另一位置 B 时动能为 Ek2,重力势能为 EP2,弹簧弹性势能为 E 的系统机械能守恒; (2)已知弹簧劲度系数为 k。以 O 点为坐标原点,竖直向下为 x 轴正方向,建立一 维坐标系 O-x,如 图 2 所示。 a.请在图 3 中画出小球从 O 运动到 P 的过程中,弹簧弹力的大小 F 随相对于 O 点的 位 移 x 变化的图象。 根据 F-x 图象求出小球从 O 运动到任意位置 x 的过程中弹簧弹力所做的功 W,以及 小 球在位置 x 时弹簧的弹性势能 【答案】 (1)见解析; (2)a. E 弹 弹 2 。 请理论探究弹簧、 小球和地球组成 ; b. 已知小球质量为 m, 求小球经过 OP 中点时瞬时速度的大小 v。 m 1 2 kx

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