32弹性势能.docx
- 文档编号:27751696
- 上传时间:2023-07-04
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:193.77KB
32弹性势能.docx
《32弹性势能.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《32弹性势能.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
32弹性势能
弹性势能
弹性势能
1.[多选]弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关( )
A.弹簧的长度
B.弹簧的劲度系数
C.弹簧的形变量
D.弹簧的原长
答案:
BC
解析:
弹簧的弹性势能的表达式为Ep=
kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,故B、C选项正确.
2.关于物体的弹性势能,下面说法中正确的是( )
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
答案:
C
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.对于压缩状的弹簧变长时依然为压缩状态,Δl变小,Ep减小,D错.
3.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,它的弹性势能一定减小
C.若选弹簧自然长度时的势能为0,则其他长度的势能均为正值
D.若选弹簧自然长度的势能为0,则伸长时弹性势能为正值,压缩时弹性势能为负值
答案:
C
解析:
当弹簧压缩量变小时,弹簧变长,弹性势能减小,A错,当弹簧压缩量变大时,弹簧变短,弹性势能增大,B错;若选弹簧自然长度时的势能为0,则其他长度的势能均为正值,C对,D错.
4.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
B.重力势能是相对的,弹性势能是绝对的
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
答案:
B
解析:
重力势能、弹性势能都是相对于零势能点的,B错,A、C、D对,故只选B。
5.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,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,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
答案:
B
解析:
选项A、C、D中物体的形变量均减小,所以弹性势能减小,选项B中物体的形变量增大,所以弹性势能增加.所以B正确.
6.如图所示,射箭时人通过拉弓引起弹性势能的增加,此时的弹性势能主要( )
A.存储在箭上 B.存储在弓上
C.存储在弦上D.存储于拉弓人的手上
答案:
B
解析:
人拉弓时,弓发生了明显的弹性形变,弹性势能主要存储在弓上,故B正确。
7.如图所示,撑杆跳是运动会上常见的比赛项目,用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性,下列关于运动员撑竿跳起的过程说法中正确的是( )
A.运动员撑竿刚刚触地时,竿弹性势能最大
B.运动员撑竿跳起到达最高点时,竿弹性势能最大
C.运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻,竿弹性势能最大
D.以上说法均有可能
答案:
C
解析:
竿形变量最大时,弹性势能最大,只有C项正确。
8.★
劲度系数分别为kA=2000N/m和kB=3000N/m的弹簧A和B连接在一起,拉长后将两端固定,如图所示,弹性势能EpA、EpB的关系为( )
A.EpA=EpB B.EpA=
C.EpA=
D.EpA=
答案:
C
解析:
两弹簧上的拉力大小相等,故由胡克定律知,
=
,由Ep=
kx2得,
=
=
=
=
,所以C正确.
9.★
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ΔEp说法中正确的是( )
A.Ep1=Ep2B.Ep1>Ep2
C.ΔEp>0D.ΔEp<0
答案:
A
解析:
开始时弹簧形变量为x1,有kx1=mg.它离开地面时形变量为x2,有kx2=mg,由于x1=x2,所以Ep1=Ep2,ΔEp=0,故A选项正确.
10.★
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=vb
C.va<vbD.无法确定
答案:
B
解析:
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.
11.北京奥运会女子蹦床决赛中,中国小将何雯娜表现突出,以总分37.80分的成绩为中国蹦床队夺得首枚奥运会金牌。
在比赛中,如果她受到蹦床对她的弹力的变化规律如图所示。
试分析该同学在t4~t5段时间内弹性势能、重力势能怎样变化?
t5~t6段时间内又如何变化?
答案:
t4~t5段时间内弹性势能为零、重力势能先变大再变小;t5~t6段时间内弹性势能先变大再变小、重力势能先变小再变大。
解析:
t4~t5段时间内在空中,不受弹力作用,t5~t6段时间内与蹦床接触,是先下落又上升的过程。
12.[多选]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( )
答案:
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,Fx图象为倾斜直线,A对,B错.因为Ep∝x2,所以D对,C错.
13.在光滑水平面上,一端固定的弹簧,当另一端受力而发生形变(形变量为x)时,引起了弹性势能的变化,则图中正确的是( )
答案:
C
解析:
弹簧弹性势能的大小与劲度系数和形变量有关,对于同一只弹簧来说,形变量越大,弹性势能就越大,因为无论是压缩弹簧还是拉伸弹簧都是外界对弹簧做正功,故弹簧弹性势能均为正值,由公式Ep=
kx2可知,选项C正确.
弹力做功和弹性势能的变化
14.
如图所示,轻弹簧下端系一重物,O点为其平衡位置,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( )
A.W1 B.W1=2W2 C.W2=2W1 D.W1=W2 答案: D 解析: 弹簧弹力做功只跟弹簧的形变量有关,即与弹簧的初、末位置有关,与过程无关,故D选项正确. 15.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 答案: 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. 16.[多选] 如图所示,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.橡皮绳的弹性势能增加 答案: ABD 解析: 人在下落的过程中,重力对人做正功,人的重力势能不断减小,A、B正确;橡皮绳不断伸长,弹力对人做负功,故橡皮绳的弹性势能不断增大,C错误,D正确. 17.[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 答案: BD 解析: 由功的计算公式W=Flcosα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,所以A不正确;弹簧开始被压缩时弹力小,弹力做的功也少,弹簧的压缩量变大时,物体移动相同的距离做的功多,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,弹性势能增加,故C错误,D正确. 18. 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,用手拉住弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计弹簧的质量,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 答案: D 解析: 可将整个过程分为两个阶段,一是弹簧伸长到刚要离开地面阶段,拉力克服弹力做功WF1=-W弹,等于弹性势能的增加,二是弹簧长度不变,物体上升h,拉力克服重力做功WF2=-WG=mgh,等于重力势能的增加,又由WF1+WF2=WF可知A、B、C错,D对. 19. 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( ) 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 答案: C 解析: 用细绳拴住小球向下摆动时重力做正功,弹力不做功,C项对.用弹簧拴住小球下摆时,弹簧要伸长,重力做正功,因小球轨迹不是圆弧,小球下摆时,弹力方向与速度方向不再垂直,弹力做负功,A、B、D项错. 20.一根弹簧的弹力(F)与伸长量(l)之间的变化关系图线如图所示,那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中,弹力做功和弹性势能的变化量为( ) A.3.6J,-3.6JB.-3.6J,3.6J C.1.8J,-1.8JD.-1.8J,1.8J 答案: C 解析: F-l围成的面积表示弹力的功W= ×0.08×60J- ×0.04×30J=1.8J,弹性势能减少1.8J,C对. 21.(8分)如图甲所示,物体在力F作用下由静止开始运动,F随物体位移的变化图线如图乙所示,在物体移动5m的过程中,力F所做的功为________________________. 答案: 35J 解析: 由图象可知,F所做的功等于图象与坐标轴围成的面积,即: W= (10+4)×5=35J. 22.弹簧原长l0=15cm,受拉力作用后弹簧逐渐伸长,当弹簧伸长到l1=20cm时,作用在弹簧上的力为400N,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? 答案: (1)8000N/m (2)-10J(3)增加10J 解析: (1)由F=kx得, k= = N/m=8000N/m. (2)由于F=kx,作出F-x图象. 如图所示求出图中阴影的面积,即为弹力做功的绝对值,由于伸长过程中弹力F与x方向相反,故弹力做负功, W=- ×400×0.05J=-10J. (3)弹性势能的变化ΔEp=-W,即ΔEp=10J>0,表示弹性势能增加10J. 实验探究 23. 为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能大小,可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道一端,并将轨道固定在水平桌面边缘上,如图所示,用钢球将弹簧压缩至最短,而后突然释放,钢球将沿轨道飞出桌面,实验时: (1)需要测定的物理量是____________________. (2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是EP=__________. 答案: (1)桌子的高度h、钢球的水平射程s、钢球的质量m (2) 24.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跟小球在粗糙水平面滚动的距离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 答案: D 解析: 从数据比较可得出s/d2是一常量,所以说s∝d2,因此也猜想弹簧的弹性势能也与d2成正比. 25.小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字,她想估测里面小弹簧在圆珠笔尾端压紧情况下的弹性势能的增加量(如图所示).请你帮助她完成这一想法. (1)写出实验所用的器材: ________________________________________________________________________. (2)写出实验的步骤和所要测量的物理量(用字母量表示,要求能符合实际并尽量减少误差). (3)弹性势能的增加量的表达式ΔEp=______.(用测得量表示) 答案 (1)刻度尺、天平 (2)见解析(3)mg(x2-x1) 解析 (1)刻度尺、天平. (2)①将圆珠笔紧靠刻度尺竖直放在桌面上; ②在桌面上将圆珠笔尾端压紧,记下笔尖处的读数x1; ③突然放开圆珠笔,观察并记下笔尖到达最高点的读数x2; ④用天平测出圆珠笔的质量m. (3)ΔEp=mg(x2-x1) 26.光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处;另有一小钢球.现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能. (1)还需要的器材是________、________. (2)该实验是把对弹性势能的测量转化为对________能的测量,进而转化为对________和对________的直接测量. 答案: (1)天平 刻度尺 (2)重力势 质量 高度 27.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________。 (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________。 (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________。 从 (1)、 (2)、(3)对单位的计算,你可以得到的启示: ________。 答案: (1)N (2)J (3)J·m 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。 28.通过理论分析可得出弹簧的弹性势能公式Ep= kl2(式中k为弹簧的劲度系数,l为弹簧长度的变化量).为验证这一结论,A、B两位同学设计了以下的实验: ①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验: 将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧的另 一端挂上一个已知质量为m的小铁球,稳定后测得弹簧伸长d. ②A同学完成步骤①后,接着进行了如图乙所示的实验: 将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上,并把小铁球放在弹簧上,然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管,利用插销压缩弹簧.拔掉插销时,弹簧对小球做功,使小球弹起,测得弹簧的压缩量l和小铁球上升的最大高度H. ③B同学完成步骤①后,接着进行了如图丙所示的实验: 将这根弹簧放在水平桌面上,一端固定在竖直墙上,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为l,释放弹簧后,小铁球从高为h的桌面上水平抛出,抛出的水平距离为L. (1)A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是为了确定什么物理量? 请用m、d、g表示 所求的物理量____________________. (2)如果Ep= kl2成立, A同学测出的物理量l与d、H的关系式是: l=____________. B同学测出的物理量l与d、h、L的关系式是: l=__________. (3)试分别分析两位同学实验误差的主要来源 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 答案: (1)确定弹簧的劲度系数k k= (2) L (3)A同学实验时,不易精确确定小铁球上升的最大高度,而且小铁球上升时有可能与塑料管内壁接触,产生摩擦从而带来实验误差,B同学实验时,小铁球与桌面之间的摩擦会给实验带来误差. 综合 29.[多选] (2001年上海高考试题)如图所示,一升降机在箱底装有若干个弹簧,设在某次事故中,升降机吊索在空中断裂,忽略摩擦力,则升降机在从弹簧下端触地后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.到最低点时,升降机加速度的值一定大于重力加速度的值 答案: CD 30.如图所示,有两个小球A、B,它们间的相互作用力比较特别,当它们间的距离x<l0时是斥力,它们间的距离x>l0时是引力.当x=l0时相互作用力为零,由于它们间存在着这样特别的作用力而具有一种势能,试参考重力做功与重力势能变化的关系分析下列问题,当把小球A固定,让小球B由距A10l0处向A靠近,直到A、B间的距离为 l0,在此过程中,它们间的势能怎样变化? 答案: 先减小后增大 解析: 由于B从10l0向l0运动时,A、B间为引力,对B做正功;从l0向 l0运动时,为斥力,对B做负功,故势能先减小后增大. 31.(12分)如图所示,在光滑水平面上有A、B两物体,中间连一弹簧,已知mA=2mB,今用水平恒力F向右拉B,当A、B一起向右加速运动时,弹簧的弹性势能为Ep1,如果水平恒力F向左拉A,当A、B一起向左加速运动时,弹簧的弹性势能为Ep2,比较Ep1与Ep2的大小. 答案: Ep1>Ep2 解析: 设mB=m,则mA=2m,向右拉时加速度a1= ,对A物体列方程: kx1=2ma1得x1= = .当向左拉时,加速度a2= ,对B物体列方程,kx2=ma2, 得x2= = ,可见x1>x2. 从而Ep1>Ep2. 32. (14分)在水平地面上放一个竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0kg的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力F,使木块缓慢向下移动0.10m,力F做功2.5J.此时木块再次处于平衡状态,力F的大小为50N,如图所示.求: (1)在木块下移0.10m的过程中弹性势能的增加量; (2)弹簧的劲度系数. 答案: (1)4.5J (2)500N/m 解析: (1)木块下移0.10m过程中,力F和重力做的功全部用于增加弹簧的弹性势能,故弹性势能的增加量为 ΔEp=WF+mgh=(2.5+2.0×10×0.1)J=4.5J. (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= = N/m=500N/m. 33. 如图所示,质量分别是mA和mB的两木块A和B,固定在劲度系数为k的轻弹簧的两端,竖直地放置在水平桌面上.用一竖直向下的作用力压在A上,使A静止不动,然后突然撤去此作用力.要使B离开桌面,此竖直向下的作用力至少应为多大? 答案: (mA+mB)g
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 32 弹性 势能