高中物理 第7章 第5節(jié)探究彈性勢能的表達(dá)式同步檢測 新人教版必修2

【成才之路】-學(xué)年高中物理第7章第5節(jié)探究彈性勢能的表達(dá)式同步檢測新人教版必修2一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．關(guān)于彈簧的彈性勢能，下列說法中正確的是()A．當(dāng)彈簧變長時(shí)，它的彈性勢能一定增大B．當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢能一定變小C．在拉伸長度相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢能越大D．彈性勢能是彈簧和使它發(fā)生形變的物體所共有的答案：C解析：彈簧的彈性勢能的大小，除了跟勁度系數(shù)k有關(guān)外，還跟它的形變量(拉伸或壓縮的長度)有關(guān)，如果彈簧原來處在壓縮狀態(tài)，當(dāng)它變長時(shí)，它的彈性勢能應(yīng)該減小，當(dāng)它變短時(shí)，它的彈性勢能應(yīng)該增大，在原長處它的彈性勢能最小，A、B錯(cuò)誤；形變量相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢能越大，C正確；彈性勢能屬于彈簧，D錯(cuò)誤。2．如圖所示，撐桿跳是運(yùn)動(dòng)會(huì)上常見的比賽項(xiàng)目，用于撐起運(yùn)動(dòng)員的竿要求具有很好的彈性，下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)員撐竿跳起的過程說法中正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員撐竿剛剛觸地時(shí)，竿彈性勢能最大B．運(yùn)動(dòng)員撐竿跳起到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，竿彈性勢能最大C．運(yùn)動(dòng)員撐竿觸地后上升到達(dá)最高點(diǎn)之前某時(shí)刻，竿彈性勢能最大D．以上說法均有可能答案：C解析：竿形變量最大時(shí)，彈性勢能最大，只有C項(xiàng)正確。3．如圖所示，某同學(xué)利用橡皮條將模型飛機(jī)彈出，在彈出過程中，下述說法錯(cuò)誤的是()A．橡皮條收縮，彈力對(duì)飛機(jī)做功B．飛機(jī)的速度增加C．橡皮條的彈性勢能減小D．飛機(jī)的重力勢能減小，轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能答案：D解析：橡皮筋收縮，彈力對(duì)飛機(jī)做功，橡皮筋的彈性勢能減小，飛機(jī)的重力勢能，動(dòng)能都增加，選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤。4．如圖所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()A．彈簧對(duì)物體做正功，彈簧的彈性勢能逐漸減小B．彈簧對(duì)物體做負(fù)功，彈簧的彈性勢能逐漸增加C．彈簧先對(duì)物體做正功，后對(duì)物體做負(fù)功，彈簧的彈性勢能先減少再增加D．彈簧先對(duì)物體做負(fù)功，后對(duì)物體做正功，彈簧的彈性勢能先增加再減少答案：C解析：開始時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，撤去F后物體在向右運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧的彈力對(duì)物體先做正功后做負(fù)功，故彈簧的彈性勢能應(yīng)先減小后增大。5．如圖所示，彈簧的一端固定在墻上，另一端在水平力F作用下緩慢拉伸了x。關(guān)于拉力F、彈性勢能Ep隨伸長量x的變化圖象正確的是()答案：AD解析：因?yàn)槭蔷徛?，所以拉力始終與彈簧彈力大小相等，由胡克定律F＝kx，F(xiàn)－x圖象為傾斜直線，A對(duì)，B錯(cuò)。因?yàn)镋p∝x2，所以D對(duì)，C錯(cuò)。6．如圖是玩家玩“蹦極”游戲的真實(shí)照片，玩家將一根長為AB的彈性繩子的一端系在身上，另一端固定在高處，然后從高處跳下，其中AB為彈性繩子的原長，C點(diǎn)是彈力等于重力的位置，D點(diǎn)是玩家所到達(dá)的最低點(diǎn)，對(duì)于玩家離開跳臺(tái)至最低點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是()A．重力對(duì)人一直做正功B．人的重力勢能一直減小C．玩家通過B點(diǎn)之后，繩子具有彈性勢能D．從A到D，彈性繩子的彈性勢能一直增加答案：ABC解析：整個(gè)過程中，重力一直做正功，重力勢能一直減?。蝗藦母呖章湎碌綇椥岳K子達(dá)到原長的過程中，彈性繩子不做功，此后彈性繩子一直做負(fù)功，彈性勢能一直增加。二、非選擇題7．北京奧運(yùn)會(huì)女子蹦床決賽中，中國小將何雯娜表現(xiàn)突出，以總分37.80分的成績?yōu)橹袊拇碴?duì)奪得首枚奧運(yùn)會(huì)金牌。在比賽中，如果她受到蹦床對(duì)她的彈力的變化規(guī)律如圖所示。試分析該同學(xué)在t4～t5段時(shí)間內(nèi)彈性勢能、重力勢能怎樣變化？t5～t6段時(shí)間內(nèi)又如何變化？答案：t4～t5段時(shí)間內(nèi)彈性勢能為零、重力勢能先變大再變??；t5～t6段時(shí)間內(nèi)彈性勢能先變大再變小、重力勢能先變小再變大。解析：t4～t5段時(shí)間內(nèi)在空中，不受彈力作用，t5～t6段時(shí)間內(nèi)與蹦床接觸，是先下落又上升的過程。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．在一次演示實(shí)驗(yàn)中，一壓緊的彈簧沿一粗糙水平面射出一小球，測得彈簧壓縮的距離d和小球在粗糙水平面上滾動(dòng)的距離s如下表所示。由此表可以歸納出小球滾動(dòng)的距離s跟彈簧壓縮的距離d之間的關(guān)系，并猜測彈簧的彈性勢能Ep跟彈簧壓縮的距離d之間的關(guān)系分別是(選項(xiàng)中k1、k2是常量)()實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234d/cm0.501.002.004.00s/cm4.9820.0280.10319.5A.s＝k1dEp＝k2d B．s＝k1dEp＝k2d2C．s＝k1d2Ep＝k2d D．s＝k1d2Ep＝k2d2答案：D解析：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可看出在誤差允許的范圍內(nèi)eq\f(s,d2)＝20，即s＝k1d2。由生活常識(shí)可猜測，彈性勢能越大，小球滾動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，Ep∝s，則Ep∝d2，Ep＝k2d2。2．在光滑的水平面上，物體A以較大速度va向前運(yùn)動(dòng)，與以較小速度vb向同一方向運(yùn)動(dòng)的、連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用，如圖所示。在相互作用的過程中，當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢能最大時(shí)()A．va>vb B．va＝vbC．va<vb D．無法確定答案：B解析：當(dāng)兩物體A、B第一次相距最近時(shí)，va＝vb，彈簧壓縮量最大，彈性勢能最大，B正確。3．如圖所示，一輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中()A．重力做正功，彈力不做功B．重力做正功，彈力做正功C．若用與彈簧原長相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做正功，彈力不做功D．若用與彈簧原長相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做功不變，彈力不做功答案：C解析：重力做正功，彈簧彈力做負(fù)功，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，若用等長細(xì)繩代替重力做功，彈力不做功，但重力做的功不同，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。4．如圖所示，質(zhì)量相等的A、B兩物體之間連接一輕彈簧，豎直放在水平地面上，今用力F緩慢向上拉A，直到B剛要離開地面。設(shè)開始時(shí)彈簧的彈性勢能為EP1，B剛要離開地面時(shí)彈簧的彈性勢能為EP2，則關(guān)于EP1、EP2大小關(guān)系及彈性勢能變化ΔEp的說法中正確的是()A．Ep1＝Ep2 B．Ep1>Ep2C．ΔEp>0 D．ΔEp＝0答案：AD解析：對(duì)于同一彈簧，其彈性勢能的大小取決于它的形變量。開始時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，與原長相比，它的壓縮量為Δl1＝eq\f(mAg,k)。當(dāng)B剛要離開地面時(shí)，彈簧處于拉伸狀態(tài)，與原長相比，它的伸長量為Δl2＝eq\f(mBg,k)。因?yàn)閙A＝mB，所以Δl1＝Δl2。故Ep1＝Ep2，ΔEp＝0，A、D正確。5．一升降機(jī)箱底部裝有若干個(gè)彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機(jī)吊索在空中斷裂，忽略摩擦和空氣阻力的影響，則升降機(jī)在從彈簧下端觸地直到最低點(diǎn)的一段運(yùn)動(dòng)過程中()A．升降機(jī)的速度不斷減小B．升降機(jī)的加速度不斷變大C．先是彈力做的負(fù)功小于重力做的正功，然后是彈力做的負(fù)功大于重力做的正功D．重力勢能減小，彈性勢能增大答案：CD解析：從彈簧下端觸地直到最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧的彈力不斷變大。當(dāng)彈力小于重力大小時(shí)，升降機(jī)加速度方向向下，升降機(jī)做加速運(yùn)動(dòng)，由a＝eq\f(mg－F,m)可知，加速度減小，重力做的功要大于彈力做的負(fù)功；當(dāng)彈力大于重力大小時(shí)，升降機(jī)加速度方向向上，升降機(jī)做減速運(yùn)動(dòng)，由a＝eq\f(F－mg,m)可知，加速度變大，重力做的功要小于彈力做的負(fù)功。重力勢能一直減小，彈性勢能一直增大。綜上所述，C、D正確。二、非選擇題6．如圖所示，水平彈簧的勁度系數(shù)是k＝500N/m，現(xiàn)用一外力推處于光滑水平面上的物塊，使彈簧壓縮10cm時(shí)物塊靜止。彈簧與物塊未連接，突然撤去外力F，物塊被彈開，那么彈簧對(duì)物塊做了多少功？答案：2.5J解析：物塊被彈開的過程中，彈力做功，做功的多少等于彈性勢能的減少量W彈＝－ΔEp＝eq\f(1,2)kx2＝eq\f(1,2)×500×0.12J＝2.5J。7．如圖所示，放在地面上的木塊與一勁度系數(shù)k＝200N/m的輕質(zhì)彈簧相連?，F(xiàn)用手水平拉彈簧，拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)x1＝0.2m，木塊開始運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)拉彈簧，木塊緩慢移動(dòng)了x2＝0.4m，求：(1)上述過程中拉力所做的功；(2)此過程彈簧彈性勢能的變化量。答案：(1)20J(2)4J解析：(1)木塊緩慢移動(dòng)時(shí)彈簧的拉力F＝kx1＝200×0.2N＝40N，由題意作出F－x圖象如圖所示，在木塊運(yùn)動(dòng)之前，彈簧彈力隨彈簧伸長量的變化是線性關(guān)系