2019年高中物理课下能力提升十七第七章第5节探究弹性势能的表达式含解析新人教版必修22019053.doc

探究弹性势能的表达式 基础练一、选择题1如图所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增加的是()A如图甲，撑杆跳高的运动员上升过程中，杆的弹性势能B如图乙，人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能C如图丙，用橡皮筋发射出去模型飞机的过程中，橡皮筋的弹性势能D如图丁，小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能2(2016·江门高一检测)某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型。图中两轻质弹簧原长相等，劲度系数分别为k1、k2。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，劲度系数大的弹簧产生的弹力大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3如图所示，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W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功W2，则这两次弹力做功的关系为()AW1<W2 BW12W2CW22W1 DW1W24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()Ava>vb BvavbCva<vb D无法确定5如图所示，质量不计的弹簧一端固定在地面上，弹簧竖直放置，将一小球从距弹簧自由端高度分别为h1、h2的地方先后由静止释放，h1>h2，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E1、E2的关系及弹簧弹性势能的增加量Ep1、Ep2的关系中，正确的一组是()AE1E2，Ep1Ep2BE1>E2，Ep1Ep2CE1E2，Ep1>Ep2DE1>E2，Ep1>Ep2二、非选择题6(2016·江西高一检测)如图所示，水平弹簧劲度系数k500 N/m。用一外力F(F未画出)推物块，使弹簧压缩10 cm而静止。突然撤去外力F，物块被弹开，那么弹簧对物块做多少功？弹性势能的变化量是多少？(弹簧与物块没连接) 提能练一、选择题1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重力做正功，弹簧弹力不做功B重力做正功，弹簧弹力做正功C重力不做功，弹簧弹力不做功，弹性势能不变D重力做正功，弹簧弹力做负功，弹性势能增加2多选(2016·珠海高一检测)弹簧的一端固定，原来处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力，关于拉力做功(或弹簧克服拉力做功)与弹性势能变化的关系，以下说法中正确的是()A拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加B拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少C弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能增加D弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少3一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他运动的速度v随时间t变化的图象如图所示，图中只有Oa段和cd段为直线。则根据该图象可知，蹦床的弹性势能增大的过程所对应的时间间隔为()A仅在t1到t2的时间内B仅在t2到t3的时间内C在t1到t3的时间内D在t1到t5的时间内4如图所示，a、b两条斜线分别表示两根劲度系数不同的弹簧所受拉力F和弹簧伸长量之间的关系。设它们的劲度系数分别为ka、kb，拉力都为F1时的弹性势能分别为Ea、Eb。则下列说法正确的是()Aka>kbEa>Eb Bka<kbEa>EbCka>kbEaEb Dka<kbEa<Eb5多选图甲是玩蹦极游戏的示意图，将一根长为AB的弹性绳子的一端系在人身上，另一端固定在高处，然后从高处跳下，图乙是人到达最低点时的情况，其中AB为弹性绳子的原长，C点是弹力等于重力的位置，D点是人所到达的最低点，对于人离开跳台至最低点的过程中，下列说法正确的是( )A重力对人一直做正功B人的重力势能一直减小C人通过B点之后，弹性绳子具有弹性势能D从A点到D点，弹性绳子的弹性势能一直增加二、非选择题6通过探究得到弹性势能的表达式为Epkx2，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k400 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h0.5 m高处。如果不计弹簧重和滑轮与绳的摩擦，求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值。答 案基础练1解析：选B选项A、C、D中弹簧或杆的形变量均减小，所以弹性势能减小，选项B中弹簧的形变量增大，所以弹性势能增加，B正确。2解析：选D弹簧劲度系数k越大，则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错误；由牛顿第三定律可知两弹簧弹力总是大小相等，B错误；由于k1x1k2x2，k1k2，所以x1x2，又因原长相等，故压缩后两弹簧的长度不相等，C错误；垫片向右移动时，弹簧形变量越来越大，弹性势能越来越大，D正确。3解析：选D弹力做功的特点与重力做功一样，不用考虑路径，只看起始与终止位置，D正确。4解析：选B只要va>vb，A、B就有相对运动，弹簧就会被压缩，弹力做负功，弹性势能增加，当vavb时，A、B相距最近，弹簧的形变量最大，弹性势能最大，B正确。5解析：选B小球速度最大时弹簧的弹力大小等于小球所受的重力，两种情况，对应于同一位置，则Ep1Ep2，由于h1>h2，所以E1>E2，B正确。6解析：弹簧的弹力是变力，不能直接用WFlcos 进行计算。但由于弹簧的弹力遵循胡克定律，可以作出胡克定律的图象表示功，弹开过程弹力逐渐减小，当恢复原长时弹力为零，根据胡克定律，弹簧被压缩10 cm 时，FF弹k·l50 N，可作物块的受力与位移的关系如图，根据力位移图象所围面积表示在这一过程中的功，有W×50×0.1 J2.5 J由弹力做功与弹性势能变化的关系可知，弹性势能的变化量EpW2.5 J答案：2.5 J减少2.5 J提能练1解析：选D在重物由A点摆向最低点B的过程中，重力做正功，弹簧伸长，弹力做负功，弹性势能增加，故D正确，A、B、C错误。2解析：选AC拉力对弹簧做正功，则弹簧对外做负功，即弹簧克服拉力做功，此时弹性势能增加，故A、C正确，B、D错误。3解析：选C小孩从高处落下，在0t1时间内小孩只受重力作用；在t1t2时间内加速度减小，说明小孩又受到了弹力作用，蹦床受到压力；t3时刻，小孩的速度为零，蹦床受到的压力最大，弹性势能也最大；t3时刻后小孩被反弹，蹦床的弹性势能减小。故选项C正确。4解析：选C由Fkl可知，F­l图线的斜率为弹簧的劲度系数，由图可知，ka>kb，当拉力为F1时，两弹簧的形变量为la，lb，可得：Eakala2，Eb，可得Ea<Eb，故C正确。5解析：选ABC整个过程中，重力一直做正功，重力势能一直减小；人从高空落下到弹性绳子达到原长的过程中，弹性绳子不做功，此后弹性绳子一直做负功，弹性势能一直增加，A、B、C正确。6解析：由题意知弹簧的最大伸长量x0.1 m则最大弹性势能Epkx2×400×0.12 J2 J此过程中拉力做的功与弹力做的功数值大小相等，则有W1W弹|Ep|2 J刚好离开地面时有GFkx400×0.1 N40 N则物体缓慢升高时F40 N物体上升h0.5 m，拉力克服重力做功W2FhGh40×0.5 J20 J拉力共做功WW1W220 J2 J22 J答案：22 J2 J6