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    专题7.5 探究弹性势能的表达式-2020届高中物理同步讲义 人教版(必修2)

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    专题7.5 探究弹性势能的表达式-2020届高中物理同步讲义 人教版(必修2)

    1、第七章 机械能守恒定律第5节 探究弹性势能的表达式一、弹性势能1概念发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有_的相互作用而具有的势能。2决定弹性势能大小的相关因素的猜想弹性势能与重力势能同属于_,由此影响弹性势能的因素猜想如下:弹性势能与弹簧的_和_有关。二、弹性势能大小的探究1弹力做功特点随弹簧_的变化而变化,还因为_的不同而不同。2弹力做功与弹性势能的关系3“化变为恒”求拉力做功W总=F1l1F2l2_。4“Fl”图象面积的意义表示_的值。弹力 势能 劲度系数 形变量形变量 弹簧 Fnln 弹性势能弹性势能的特点(1)弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点,因相对位置改变而具有的能量,因而也

    2、是对系统而言的。(2)弹性势能也是相对的,其大小在选定了零势能面后才有意义。对弹簧,零势能面一般选弹簧自由长度时为零。学科&网【例题】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,用手拉住轻弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计轻弹簧的质量,则下列说法正确的是A重力做功mgh,重力势能减少mghB弹力做功WF,弹性势能增加WFC重力势能增加mgh,弹性势能增加FHD重力势能增加mgh,弹性势能增加WFmgh参考答案:D1(2018广东省深圳市高级中学高一下学期期中)下列说法正确的是A匀速圆周运动是一种匀变速曲线运动B向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量C曲

    3、线运动中的物体不可能受到恒力的作用D弹性势能是指物体由于发生了弹性形变而具有的能量2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,它的弹性势能一定变小C在伸长量相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大D弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能3(2018浙江省宁波市余姚中学高一下学期4月质量检测)如图所示,在光滑的水平面上有一物体,它的左端固连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动,在物体向右运动过程中,下列说法正确的是A弹簧的弹性势能逐渐减小B弹簧的弹性势能逐渐增大C弹簧的弹性势能先增大再减

    4、小D弹簧的弹性势能先减小再增大4在水平地面上竖直放置一轻质弹簧,有一物体从轻质弹簧的正上方自由落下,在物体压缩轻质弹簧速度减为零时,(选地面为重力势能参考面)A物体的重力势能最小B物体的重力势能最大C轻质弹簧的弹性势能最大D轻质弹簧的弹性势能最小5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橡皮绳的弹性势能减少6(2018山西省应县一中高一下学期第八次月考)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,它的弹性势能一定变小C在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大

    5、D弹性势能是弹簧和使它发生形变的物体所共有的7(2018浙江省余姚市余姚中学高一下学期期中考试)关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是A弹簧长度相同的弹簧具有相同的弹性势能B在弹簧被拉伸的长度相同时,劲度系数k越大的弹簧,它的弹性势能越大C弹性限度内,长度相同且劲度系数也相同的弹簧的弹簧势能相等D弹性限度内,弹簧被拉伸的长度相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大8(2018北京市延庆区高一下学期期末)两只不同的弹簧测力计A、B,劲度系数分别是k1、k2,(k1k2)。现用相同的力F拉弹簧,若弹簧的弹性势能为kx2/2,则下列说法正确的是AA的弹性势能大BB的弹性势能大CA、B弹性势能相等

    6、D无法判断9(2018北京市西城区(北片)高一下学期期末)关于做功与势能变化的关系,下列说法正确的是A物体上升时,重力做正功,重力势能增加B物体上升时,重力做正功,重力势能减小C当弹簧被拉长时,弹簧弹力做负功,弹性势能减少D当弹簧被拉长时,弹簧弹力做负功,弹性势能增加10(2018广东省普通高中学业水平模拟)如图所示,跳水运动员向下压跳板,随跳板一起从位置P1运动到位置P2,则此过程中A运动员受到的重力对他做负功B跳板的弹性势能一直在增加C运动员的重力势能一直在增加D运动员受到跳板的弹力对他做正功11(2018江西省南昌市第二中学高一下学期第二次月考)有一劲度系数为k的弹簧,当弹簧从原长到伸长

    7、x时弹力(指弹簧对外的作用力,以下同)做功为W0。规定弹簧处于原长时弹性势能为零,且都在弹性限度内。则下列叙述正确的是A使弹簧从原长到伸长x时,弹力做正功,W00,弹性势能Ep0B使弹簧从原长到压缩x时,弹力做负功等于W0,W00C使弹簧从伸长x到缩短x的过程中,弹力做2W0的正功D使弹簧从伸长x到缩短x的过程中,弹力的功为零,弹性势能总变化量为零12一根弹簧的弹力与弹簧的伸长量之间的关系图线如图所示,那么弹簧的伸长量由8 cm到4 cm的过程中,弹力做功与弹性势能的变化量分别为A3.6 J,3.6 J B3.6 J,3.6 JC1.8 J,1.8 J D1.8 J,1.8 J13在光滑的水平

    8、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Avavb Bva = vb Cvavb D无法确定14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,墙壁和物体间的轻质弹簧被物体压缩,在此过程中以下说法正确的是A物体对轻质弹簧做的功与轻质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弹力做正功,轻质弹簧的弹性势能减小D弹力做负功,轻质弹簧的弹性势能增加15如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,从轻弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不

    9、计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中A重力势能减少,弹性势能减少B重力势能减少,弹性势能增加C若用与轻弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替轻弹簧后,重力做正功,弹力不做功D若用与轻弹簧原长相等不可伸长的细绳代替轻弹簧,更换细绳前后重力做功不变,弹力不做功16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17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18一竖直弹簧下端固定在水平地

    10、面上,小球从弹簧上端的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示。经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则Ah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Ch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19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)实验次数1234d/cm0.

    11、501.002.004.00s/cm4.9820.0280.10319.5As=k1d,Ep=k2d Bs=k1d,Ep=k2d2Cs=k1d2,Ep=k2d Ds=k1d2,Ep=k2d220(2018浙江省宁波市北仑中学高一下学期期中)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B点的过程中AA到B过程重力功率始终为正,所以重力做正功BA到B过程弹力不做功,但因重力作用弹簧伸长CA到B过程弹力做负功,弹性势能一定增加DA到B过程重力做正功,弹力做负功,动能变化可能为零21(201

    12、8云南省曲靖市会泽县第一中学高一下学期3月份月考)有一劲度系数为k的弹簧,当弹簧从原长伸长l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l时,弹力做正功W0,弹性势能Ep0C使弹簧从伸长l变化到缩短l的过程中,弹力做2W0的正功D使弹簧从伸长l变化到缩短l的过程中,弹力的功为零22(2018山东省烟台市高一上学期期末)有一小球只在重力作用下由静止开始自由落下,在其正下方固定一根足够长的轻质弹簧,如图所示,在小球与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中A小球接触弹簧后即做减速运动B小球的重力势能一直减小,弹簧的弹性势能一直增大C当小球的速度最大时,它所受的合

    13、力为零D小球所受的合力一直对小球做负功23(2018黑龙江省鸡西市第十九中学高一第二学期中)下列关于势能的说法正确的是A放在地面上的物体所具有的重力势能一定等于零B将质量为m的物体匀速举高h,重力势能增加mghC发生弹性形变的物体一定都具有弹性势能D具有弹性势能的物体可能同时也具有重力势能24如图所示,质量相等的A、B两物体之间连接一轻弹簧,竖直放在水平地面上,今用力F缓慢向上拉A,直到B刚要离开地面。设开始时弹簧的弹性势能为Ep1,B刚要离开地面时弹簧的弹性势能为Ep2,试比较Ep1、Ep2的大小。25如图所示是弹簧门的一角,依靠弹簧形变后储存的弹性势能自动将打开的门关闭,当弹簧门打开时,弹

    14、簧的弹力对外做_功,弹性势能_;当弹簧门关闭时,弹簧的弹力对外做_功,弹性势能_。1BD【解析】匀速圆周运动过程中加速度大小恒定,但方向时刻在变,所以不是匀变速曲线运动,A错误;向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,B正确;平抛运动是曲线运动,运动中只受重力作用,为恒力,C错误;物体由于发生弹性形变而具有的能量,D正确。3D【解析】当撤去F后,物体向右运动的过程中,弹簧先由压缩状态变到原长,再伸长,所以形变量先减小后增大,则弹簧的弹性势能先减少再增加。故D正确。故选D。【点睛】弹簧的弹性势能与弹簧的形变量大小有关,形变量越大,弹性势能越大,题中弹簧先压缩后伸长,根据形变量的变化,分析弹性

    15、势能的变化。4AC【解析】速度减为零时,物体离地面的高度最小,根据重力势能Ep=mgh得,此时重力势能最小,所以A正确,B错误;此时轻质弹簧的形变量最大,所以弹性势能最大,故C正确,D错误。学科网5AB【解析】人一直在下降,重力一直做正功,重力势能一直在减小,所以AB正确;橡皮绳的弹力一直做负功,弹性势能增大,所以CD错误。6C【解析】当弹簧变长时,它的弹性势能不一定增大,若弹簧处于压缩状态时,弹簧的弹性势能减小,故A错误。若处于压缩状态时,弹簧变短时,弹簧的弹性势能增大,故B错误。由EP=kx2得知,在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大,故C正确。弹性势能是弹簧具有的,与使它发生

    16、形变的物体无关,选项D错误。故选C。【点睛】对于弹簧,当弹簧形变量越大,弹性势能越大。在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大。在拉伸长度相同时,k越大的弹簧,它的弹性势能越大。8B【解析】克服弹簧的弹力做的功等于弹簧增加的弹性势能,两个弹簧的拉力相等的条件下,劲度系数越大,形变量越小,故根据可知,弹性势能与弹簧的劲度系数成反比,故B的弹性势能大,B正确。9D【解析】AB、物体上升时,重力做负功,重力势能一定增加,故AB错误;CD、当弹簧被拉长时,弹簧弹力做负功,弹性势能增加,故C错误,D正确。【点睛】解决本题时要知道重力做功和重力势能变化的关系,以及弹力做功和弹性势能变化的关系,这种

    17、关系相似。10B【解析】A、从到重力做正功,重力势能减小,故AC错误;B、板的弹力做负功,故板的弹性势能一直增大,故选项B正确;D、板对运动员弹力的方向竖直向上,而运动员的位移向下,故做负功,故选项D错误。11BD【解析】使弹簧从原长到伸长x时,弹力做负功,弹性势能,故A错误;使弹簧从原长到压缩x时,弹力做负功等于,弹性势能,故B正确;使弹簧从伸长x到缩短x的过程中,形变量不变,故弹簧的弹性势能不变,弹力做功为0,故C错误,D正确;故选BD。【点睛】弹性势能具有相对性,弹性势能的变化根据判定势能的大小以及变化。形变量相同,不管是压缩还是伸长,弹簧的弹性势能不变。12C【解析】Fl图线与l轴围成

    18、的面积表示弹力做功的大小,故W=0.0860 J0.0430 J =1.8 J,弹簧的伸长量减小,弹力做正功,故弹性势能减少1.8 J,C正确。13B【解析】求解该题的关键是要清楚弹簧的形变量最大时,它的弹性势能最大,而弹簧的形变量最大时,两物体的距离不是最大,就是最小。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。15BC【解析】小球下摆时,重力做正功,轻弹簧要伸长,弹力做负功,因此重力势能减少,弹性势能增加,A错,B对;用不可伸长的细绳代替轻弹簧向下摆动,弹力由于始终与运动方向垂直而不做功,重力仍然做正功,做功数值大小小于更换细绳前重力做的功,C对,D错

    19、。16AD【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Epx2,所以C错,D对。17C【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。18B【解析】最终小球静止在A点时,小球受重力与弹簧的弹力相等,故mg=kx,即可得出弹簧在A点的压缩量x=,与下落时的高度h无关,A错,B对;对同一弹簧,它的弹性势能大小仅与弹簧的形变量有关,小球静止在A点或经过A点时,弹簧的弹性势能相同,CD错。19D【解析】分析实验数据,可看出在误差允许的范围内=20103,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,Eps,则Epd2,Ep=k2d2。20C【解析】在重物由A点摆向B点的过程中,小球的动能增加,重物的高度下降,重力做正功,重物的重力势能减小;重力的功率开始时为零,然后逐渐变大,最后又减小到零;弹簧的形变量增大,则弹簧的弹性势能增加,弹簧弹力做负功;故ABD错误,C正确。故选C。21BD【解析】使弹簧从原长伸长时,弹力的方向与位移方向相反,弹力做负功,弹性势能增加,即,故A错误;使弹簧从原长压缩时,弹力的方向与位移方向相反,弹力做负功,弹性势能增加,即,故B正确;使弹簧从伸长变化到缩短的过程中,弹力先做正功再做负功,故弹力做功


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