2019-2020年高中物理 机械能守恒定律 第五节 探究弹性势能的表达式课时作业 新人教版必修1

2019-2020年高中物理机械能守恒定律第五节探究弹性势能的表达式

课时作业新人教版必修1

一、选择题

1．撑杆跳高是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑杆跳起过程中的说法中正确的是()

A．运动员撑杆刚刚触地时，杆弹性势能最大

B．运动员撑杆跳起到达最高点时，杆弹性势能最大

C．运动员撑杆触地后上升到达最高点之前某时刻，杆弹性势能最大

D．以上说法均有可能

[解析]杆的形变量最大时，弹性势能最大，杆的最大形变量位置应该在运动员上升阶段达最高点之前的某一时刻，故只有选项C正确．

[答案] C

2．在水平面上竖直放置一轻弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧速度减为零时()

A．物体的重力势能最大 B．物体的动能最大

C．弹簧的弹性势能最大 D．弹簧的弹性势能最小

[解析]物体压缩弹簧速度减为零时，即物体处于最低位置，此时重力势能最小，动能为零，弹簧的压缩量最大，弹性势能最大，故正确答案为C.

[答案] C

3．关于弹力做功与弹性势能变化的关系，我们在进行猜想时，可以参考对重力做功与重力势能变化的关系的讨论，则下面的猜想有道理的是()

①弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将增加

②弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少

③弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将增加

④弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将减少

A．①④B．②③C．①③D．②④

[解析]弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少；当弹力做负功时，弹性势能将增加．故选项B正确．

[答案] B

4．下列现象中，物体的弹性势能转化为动能的是()

A．秋千在最高处荡向最低处

B．张开的弓把箭水平射出去

C．骑自行车匀速驶上斜坡

D．跳水运动员从跳板上跳起

[解析]A项是重力势能转化为动能；C项是化学能转化为动能和势能．选项B、D均为弹性势能转化为动能．

[答案]BD

5．讨论弹性势能，要从下述问题的分析入手的是()

A．重力做功B．弹力做功

C．弹簧的劲度系数 D．弹簧的形变量

[解析]弹性势能与弹力做功有关，弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．

[答案] B

6．两弹簧的劲度系数之比为1∶2，在弹性限度内的形变量之比为2∶1，则它们的弹性势能之比为()

A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1

[解析]弹性势能与形变量的二次方成正比，与劲度系数成正比，选项B正确．

[答案] B

7．在一次演示实验中，一个压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一个小物体，测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滑动的距离x如下表所示．由此表可以归纳出小物体滑动的距离x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

A.x＝k1d，Ep＝k2d B．x＝k1d，Ep＝k2d2

C．x＝k2d2，Ep＝k1d D．x＝k1d2，Ep＝k2d2

[解析]从数据比较可得出x/d2是一常量，所以说x∝d2，因此猜想弹簧的弹性势能也与d2成正比．

[答案] D

8．有一种玩具弹簧枪，如图所示．扣动扳机后，弹簧把弹丸弹射出去．以下说法中正确的是()

A．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，弹簧的弹性势能减少了

B．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，弹簧的弹性势能转化为弹丸的动能了

C．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，如果弹丸的质量较大，它获得的动能就会少一些D．弹簧将弹丸弹射出去的过程中，如果弹丸的质量较小，它获得的动能就会少一些

[解析]由功能关系知：弹簧对弹丸做功，自身弹性势能减小，将弹性势能转化为弹丸的动能，且ΔEp＝ΔEk，即弹丸所获得的动能一定．

[答案]AB

二、非选择题

9．如图所示，一弹簧竖直固定在地面上．一小球自弹簧正上方自由下落，从小球落上弹簧到弹簧压缩到最低点的过程中，小球的重力势能将__________，弹簧的弹性势能将__________．

[解析]小球距地面高度降低重力势能减少弹簧形变量增大，弹性势能增加．

[答案]减少增加

10．如图所示，在光滑水平面上有A，B两物体，中间连一轻弹簧，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，如果用水平恒力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，则Ep1__________Ep2(填“>”“<”或“＝”)．

[解析]本题的关键仍然是判断弹簧的形变量的大小．无论力F作用在物体A上还是作用在物体B上，对整体受力分析，由牛顿第二定律列方程：F＝(mA＋mB)a，可知：两种情况下a相同，当力F作用在A上时，设此时弹簧的弹力为F2＝kx2，仍由牛顿第二定律可得：F2＝mBa；同理，如果力F作用在B上时，则A的加速度由弹簧的弹力F1＝kx1产生，F1＝mAa，又由于mA>mB，所以F1>F2，弹簧形变量x1>x2，因此Ep1>Ep2.

[答案]>

11．在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg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0.10 m，力F做功2.5 J．此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50 N，如图所示．求：

(1)在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量．

(2)弹簧的劲度系数(g取10 N/kg)．

[解析](1)弹性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所做的功是解决