当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 2015-2016高中物理75《探究弹性势能的表达式》课时作业新人教版必修2
1《探究弹性势能的表达式》基础达标1.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】BC2.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【解析】弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关,与弹簧的长度、质量等因素无关.【答案】BC3.有一劲度系数为k的弹簧,当弹簧从原长伸长Δl时弹力做功为W0.若规定弹簧处于原长时弹性势能为零,则下列叙述正确的是()A.使弹簧从原长伸长Δl时,弹力做正功W0,弹性势能Ep0B.使弹簧从原长压缩Δl时,弹力做负功W0,弹性势能Ep0C.使弹簧从伸长Δl变化到缩短Δl的过程中,弹力做2W0的正功D.使弹簧从伸长Δl变化到缩短Δl的过程中,弹力的功为零【解析】弹簧从原长不论伸长还是压缩弹力均做负功,弹性势能增大,即Ep0,故A选项错误,B选项正确,弹簧伸长Δl与压缩Δl时具有相同的弹性势能,由弹力做功与弹性势能变化的关系可知弹簧从伸长Δl到压缩Δl的过程中弹性势能的变化为零,所以弹力做的总功为零(实际上先做W0的正功,后又做了W0的负功).故选项D正确.【答案】BD4.如图所示,将弹簧拉力器用力拉开的过程中,弹簧的弹力和弹性势能的变化情况()A.弹力变大,弹性势能变小B.弹力变小,弹性势能变大C.弹力和弹性势能都变小D.弹力和弹性势能都变大【答案】D5.关于弹性势能,下列说法中正确的是()A.任何发生弹性形变的物体,都具有弹性势能B.任何具有弹性势能的物体,一定发生了弹性形变C.物体只要发生形变,就一定具有弹性势能D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关【解析】任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能,任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变,AB正确;物体发生形变,若非弹性形变,则物体不具有弹性势能,C错;弹2簧的弹性势能除了跟形变量有关,还跟弹簧的劲度系数有关,D错.故选AB.【答案】AB6.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1.5J.此时木块再次处于平衡状态,弹力的大小为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.【解析】弹簧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0.10m的过程中,F与重力的合力等于弹簧弹力,所以力F和重力做的功等于弹簧弹性势能的增加量,故弹性势能的增加量为:ΔEp=WF+mgh=(1.5+2.0×10×0.10)J=3.5J.(2)当木块再次平衡时,由平衡条件:mg+F=kx2=50N,开始有:mg=kx1=20N,F=k(x2-x1)=30N,x2-x1=0.1m,所以R=300N/m.【答案】(1)3.5J(2)300N/m能力提升1.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=EpBB.EpA=EpB2C.EpA=3EpB2D.EpA=2EpB3【解析】两端的拉力大小相等,故由胡克定律知弹簧的形变量之比为:2,由弹簧的弹性势能的表达式Ep=12kx2,代入得答案C.【答案】C2.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.v′av′bB.v′a=v′bC.v′av′bD.无法确定【解析】v′a=v′b时,A、B相距最近,弹簧压缩量最大,弹性势能最大.【答案】B3.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()3【解析】由F=kx知,选项A、B错误;由Ep=12kx2知,选项D正确.【答案】D4.一竖直弹簧下端固定于水平地面上,如图所示,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最终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.弹簧在A点的压缩量与h无关C.h越大,最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能越大D.小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大【解析】小球最终静止时处于平衡状态,不管过程怎样,最终状态是一样的,所以弹簧在A点的压缩量与h无关.【答案】B5.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)【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).【答案】(1)刻度尺、天平(2)见解析(3)mg(x2-x1)6.在水平地面上固定一竖直的轻弹簧,弹簧上端与一个质量m=2.0kg的物块相连,物块处于静止状态,如图所示.若再在上端轻放一个质量为M=5.0kg的物块,系统再次平衡时,4弹簧又向下压缩了0.10m,求:(1)弹簧的劲度系数;(g取10m/s2)(2)作出F-l图象,求物块下移0.10m过程中增加的弹性势能.【解析】(1)由题知,在弹簧上端放一个5.0kg的物块,压缩量为0.10m,根据胡克定律Mg=kx,即k=Mgx=5×100.1N/m=500N/m.(2)根据以上数据作出F-l图象如图所示.F1=mg=2×10N=20N,l1=mgk=20500m=0.04m;F2=(M+m)g=7×10N=70N,l2=M+mgk=0.14m.图中阴影部分的面积就表示弹力所做的功,即增加的弹性势能,ΔEp=20+702×(14-4)×10-2J=4.5J.【答案】(1)500N/m(2)图见解析4.5J
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