2019人教版物理必修二精练：分层训练·进阶冲关 7.5 探究弹性势能的表达式（含解析）

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1、分层训练进阶冲关A 组 基础练(建议用时 20 分钟)1.(多选)如果取弹簧伸长 x 时的弹性势能为 0,则下列说法中正确的是( B、C )A.弹簧处于原长时,弹簧的弹性势能为正值B.弹簧处于原长时,弹簧的弹性势能为负值C.当弹簧的压缩量为 x 时,弹性势能的值为 0D.只要弹簧被压缩,弹性势能的值都为负值2.在一次“蹦极”运动中,人由高空落下到降至最低点的整个过程中,下列说法中不正确的是 (D)A.重力对人做正功 B.人的重力势能减少了C.橡皮绳对人做负功 D.橡皮绳的弹性势能减少了3.如图所示,李明同学玩蹦蹦杆,在李明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,李明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是

2、 (A)A.重力势能减少,弹性势能增加B.重力势能增加,弹性势能减少C.重力势能减少,弹性势能减少D.重力势能不变,弹性势能增加4.如图所示的几个运动过程中,物体弹性势能增加的是 (B)A.如图甲,撑杆跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中,杆的弹性势能B.如图乙,人拉长弹簧的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5.如图所示,在弹性限度内,将压缩量为 x 的弹簧缓慢拉伸至伸长量为 x,关于这一过程中弹簧的弹性势能变化,下列说法正确的是 (C)A.一直减小 B.一直增大C.先减小再增大 D.先增大再减小

3、6.如图所示,一轻弹簧一端固定于 O 点,另一端系一小球,将小球从与悬点 O 在同一水平面且使弹簧保持原长的 A 点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在小球由 A 点摆向最低点 B 的过程中 (C)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B 组 提升练(建议用时 20 分钟)7.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

4、最大时 (B)A.vavb B.va=vb C.vah2,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 E 1、E 2的关系及弹簧弹性势能的增加量 、 的关系中,正确的一组是(B)A.E 1=E 2, = B.E 1E 2, =C.E 1=E 2, D.E 1E 2, 10.如图所示,质量相等的两木块中间连有一弹簧,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。设开始时弹簧的弹性势能为 Ep1,B 刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为 Ep2,则关于 Ep1、E p2大小关系及弹性势能变化 E p的说法正确的是 (

5、A)A.Ep1=Ep2 B.Ep1Ep2 C.E p0 D.E p011.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 (D)A.重力做功-mgh,重力势能减少 mghB.弹力做功-W F,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 WF-mghC 组 培优练(建议用时 20 分钟)12.通过理论分析可得出弹簧的弹性势能公式 Ep= kx2(式中 k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧长度的变化量)。为验证这一结论,A、

6、B 两位同学设计了以下的实验: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。A 同学完成步骤后,接着进行了如图乙的实验: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 x 和小铁球上升的最大高度 H。B 同学完成步骤后,接着进行了如图丙的实验: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 x,释放弹簧后,小铁球从高为 h 的桌面上水平抛出,抛出的水

7、平距离为 L。(1)A、B 两位同学进行图甲所示的实验是为了确定什么物理量?_弹簧的劲度系数 k_,请用 m、d、g 表示所求的物理量_k= _。(2)如果 Ep= kx2成立,A 同学测出的物理量 x 与 d、H 的关系式:x= _,B 同学测出的物理量 x 与 d、h、L 的关系式:x=_L _。13.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 m/s2)【解析】(1)木块下移 0.1 m 的过程中,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 Ep=WF+mgh=2.5 J+2.0100.10 J=4.5 J。(2)由平衡条件得,木块再次处于平衡状态时 F=kx,所以劲度系数k= = N/m=500 N/m。答案:(1)4.5 J (2)500 N/m