高中物理第七章机械能守恒定律第5节探究弹性势能的表达式课时作业含解析新人教必修.docx

第七章第五节 探究弹性势能的表达式 基础夯实 一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1关于物体的弹性势能，下面说法中正确的是(C)A任何发生形变的物体都具有弹性势能B拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能C拉伸长度相同时，k越大的弹簧，弹性势能越大D弹簧变长时，它的弹性势能一定变大解析：发生弹性形变或虽然不是弹性形变，但存在一定的恢复形状的趋势的情况下，物体才具有弹性势能，A错。由Epkl2知l相同时，k大，Ep就大，拉伸与压缩量l相同时，Ep相同，C对B错。处于压缩状的弹簧变长但依然为压缩状态时x变小，Ep减小，D错。2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，弹力不做功解析：重力做正功，弹簧弹力做负功，选项A、B错误，若用等长细绳代替重力做功，弹力不做功，但重力做的功不同，选项C正确，D错误。3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(B)Avavb Bvavb CvaEpBCEpAEpB D无法比较EpA、EpB的大小解析：根据牛顿第三定律，A、B弹簧的弹力大小相等。由于Fkl，Epkl2，所以弹性势能Epkl2。又由于kAEpB，B正确。2如图所示，质量相等的两木块间连有一弹簧，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、Ep2大小关系及弹性势能变化量Ep，下列判断中正确的是(A)AEp1Ep2 BEp1Ep2 CEp0 DEp0解析：开始时弹簧形变量为x1，有kx1mg，物体B离开地面时弹簧形变量为x2，有kx2mg，由于x1x2，所以Ep1Ep2，Ep0，故选项A正确。3一升降机箱底部装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦和空气阻力的影响，则升降机在从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中(CD)A升降机的速度不断减小B升降机的加速度不断变大C先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功D重力势能减小，弹性势能增大解析：从弹簧下端触地直到最低点的运动过程中，弹簧的弹力不断变大。当弹力小于重力大小时，升降机加速度方向向下，升降机做加速运动，由a可知，加速度减小，重力做的功要大于弹力做的负功；当弹力大于重力大小时，升降机加速度方向向上，升降机做减速运动，由a可知，加速度变大，重力做的功要小于弹力做的负功。重力势能一直减小，弹性势能一直增大。综上所述，C、D正确。二、非选择题4在猜想弹性势能可能与哪几个物理量有关的时候，有人猜想弹性势能可能与弹簧的劲度系数k、与弹簧的伸长量x有关，但究竟是与x的一次方，还是x的二次方，还是x的三次方有关呢？请完成下面练习以帮助思考。(1)若弹性势能Epkx，由于劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量x的单位是m，则kx的单位是_ N_。(2)若弹性势能Epkx2，由于劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量x的单位是m，则kx2的单位是_ J_。(3)若弹性势能Epkx3，由于劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量x的单位是m，则kx3的单位是_ Jm_。从(1)、(2)、(3)对单位的计算，你可以得到的启示：_ 弹性势能Ep与弹簧伸长量x的二次方有关的猜想有道理_。解析：物理量与单位是否统一是验证探究正确与否的方法之一。5如图所示，放在地面上的木块与一劲度系数k200N/m的轻质弹簧相连。现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x10.2m，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x20.4m，求：(1)上述过程中拉力所做的功；(2)此过程弹簧弹性势能的变化量。答案：(1)20J(2)4J解析：(1)木块缓慢移动时弹簧的拉力Fkx12000.2N40N，由题意作出Fx图象如图所示，在木块运动之前，弹簧弹力随弹簧伸长量的变化是线性关系，木块缓慢移动时弹簧弹力不变，图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功，即W(0.60.4)40J20J。(2)木块运动之前，弹簧的弹性势能随弹簧的伸长而增加，木块缓慢移动过程中，弹簧的伸长量保持不变，弹簧弹性势能不变，故整个过程中弹簧的弹性势能增加量为Epkx22000.04J4J。6通过探究得到弹性势能的表达式为Ep。式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长(或缩短)的长度。请利用弹性势能的表达式计算下列问题。放在地面上的物体，上端系在劲度系数k400N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图所示。手拉绳子的另一端，当往下拉0.1m时，物体开始离开地面，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h0.5m高处。如果不计弹簧质量和各种摩擦，求拉力所做的功以及弹簧的弹性势能。答案：22J2J解析：注意物体刚好离地的条件，x0.1m是解决本题的关键，并且物体缓慢升高时，拉力不变，刚好离开地面后拉力与物