• 692.50 KB
  • 2021-06-01 发布

2020高中物理第七章机械能守恒定律第5节探究弹性势能的表达式优练含解析 人教版必修2

  • 5页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
探究弹性势能的表达式 ‎ 基础夯实 ‎ 一、选择题(1~4题为单选题,5题为多选题)‎ ‎1.关于物体的弹性势能,下面说法中正确的是( C )‎ A.任何发生形变的物体都具有弹性势能 B.拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 C.拉伸长度相同时,k越大的弹簧,弹性势能越大 D.弹簧变长时,它的弹性势能一定变大 解析:发生弹性形变或虽然不是弹性形变,但存在一定的恢复形状的趋势的情况下,物体才具有弹性势能,A错。由Ep=kΔl2知Δl相同时,k大,Ep就大,拉伸与压缩量Δl相同时,Ep相同,C对B错。处于压缩状的弹簧变长但依然为压缩状态时x变小,Ep减小,D错。‎ ‎2.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点摆向最低点B的过程中( C )‎ A.重力做正功,弹力不做功 B.重力做正功,弹力做正功 C.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做正功,弹力不做功 D.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做功不变,弹力不做功 解析:重力做正功,弹簧弹力做负功,选项A、B错误,若用等长细绳代替重力做功,弹力不做功,但重力做的功不同,选项C正确,D错误。‎ ‎3.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( B )‎ A.va>vb B.va=vb C.vaEpB C.EpAEpB,B正确。‎ ‎2.如图所示,质量相等的两木块间连有一弹簧,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量ΔEp,下列判断中正确的是( A )‎ A.Ep1=Ep2 B.Ep1>Ep2‎ C.ΔEp>0 D.ΔEp<0‎ 解析:开始时弹簧形变量为x1,有kx1=mg,物体B离开地面时弹簧形变量为x2,有kx2=mg,由于x1=x2,所以Ep1=Ep2,ΔEp=0,故选项A正确。‎ ‎3.(2019·四川成都七中高一下学期检测)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)( D )‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ d/cm ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎2.00‎ ‎4.00‎ - 5 -‎ s/cm ‎4.98‎ ‎20.02‎ ‎80.10‎ ‎319.5‎ ‎                   ‎ A.s=k1d Ep=k2d B.s=k1d Ep=k2d2‎ C.s=k1d2 Ep=k2d D.s=k1d2 Ep=k2d2‎ 解析:分析实验数据,可看出在误差允许的范围内=20,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。‎ ‎4.(2019·重庆一中高一下学期检测)如图甲所示,一滑块沿光滑的水平面向左运动,与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短,然后反向弹回,弹簧始终处在弹性限度以内,图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图像,则弹簧的压缩量由8 m/s变为4 m/s时,弹簧弹力所做的功以及弹性势能的改变量分别为( C )‎ A.3.6 J、-3.6 J      B.-3.6 J、3.6 J C.1.8、-1.8 J D.-1.8 J、1.8 J 解析:F-x围成的面积表示弹力的功。‎ W=×0.08×60 J-×0.04×30 J=1.8 J 据W=-ΔEp知,弹性势能减少1.8 J,C对。‎ 二、非选择题 ‎5.在猜想弹性势能可能与哪几个物理量有关的时候,有人猜想弹性势能可能与弹簧的劲度系数k、与弹簧的伸长量x有关,但究竟是与x的一次方,还是x的二次方,还是x的三次方有关呢?请完成下面练习以帮助思考。‎ ‎(1)若弹性势能Ep∝kx,由于劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则kx的单位是__N__。‎ ‎(2)若弹性势能Ep∝kx2,由于劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则kx2的单位是__J__。‎ ‎(3)若弹性势能Ep∝kx3,由于劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则kx3的单位是__J·m__。‎ 从(1)、(2)、(3)对单位的计算,你可以得到的启示:__弹性势能Ep与弹簧伸长量x的二次方有关的猜想有道理__。‎ 解析:物理量与单位是否统一是验证探究正确与否的方法之一。‎ - 5 -‎ ‎6.通过探究得到弹性势能的表达式为Ep=。式中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧伸长(或缩短)的长度。请利用弹性势能的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,当往下拉0.1 m时,物体开始离开地面,继续拉绳,使物体缓慢升高到离地h=0.5 m高处。如果不计弹簧质量和各种摩擦,求拉力所做的功以及弹簧的弹性势能。‎ 答案:22 J 2 J 解析:注意物体刚好离地的条件,x=0.1 m是解决本题的关键,并且物体缓慢升高时,拉力不变,刚好离开地面后拉力与物体重力的大小相等。‎ 弹性势能Ep=kx2=×400×0.12 J=2 J。‎ 刚好离开地面时,G=F=kx=400×0.1 N=40 N,‎ 则物体缓慢升高,F=40 N,物体上升h=0.5 m,‎ 拉力克服重力做功W=Fl=mgh=40×0.5 J=20 J,‎ 则拉力共做功W′=(20+2) J=22 J。‎ - 5 -‎