必修2弹性势能.doc

第5节探究弹性势能的表达式 【测控导航】知识点题号1.弹性势能1、2、32.弹力做功与弹性势能变化的关系6、8、10、113.弹性势能与重力势能4、5、74.综合问题9、12巩固基础1.弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关(BC)A.弹簧的长度B.弹簧的劲度系数C.弹簧的形变量D.弹簧的原长解析:弹簧的弹性势能表达式为Ep=12kl2,其中k为弹簧的劲度系数,l为弹簧的形变量,故选项B、C正确.2.关于弹性势能的概念,下列说法中正确的是(BC)A.发生形变的物体具有弹性势能B.弹性势能具有势能的共性C.弹性势能改变的多少由弹力做功来决定D.以上说法都不对解析:物体必须发生弹性形变才具有弹性势能,故选项A错误;弹性势能跟弹力有关,是由位置决定的能量,具有势能的共性,选项B正确;跟重力做功相似,弹力做了多少功,弹性势能就改变多少,选项C正确,选项D错误.3.(2012年南京高一检测)关于弹簧的弹性势能,下列说法中正确的是(C)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D.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能解析:弹簧弹性势能的大小,除了跟劲度系数k有关外,还跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关.如果弹簧原来处在压缩状态,当它变长时,它的弹性势能应减小,在原长处最小.选项C正确. 明确弹性势能大小的变化关系是解题的关键,弹性势能与劲度系数k有关,还与形变量有关.4.(2012年沈阳高一检测)如图所示,小明玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是(A)A.重力势能减少,弹性势能增大B.重力势能增大,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,弹性势能增大解析:弹簧向下压缩的过程中,弹簧压缩量增大,弹性势能增大;重力做正功,重力势能减少,故选项A正确.5.如图所示,某同学利用橡皮条将模型飞机弹出,在弹出过程中,下述说法中正确的是(ABC)A.橡皮条收缩,弹力对飞机做功B.飞机的动能增加C.橡皮条的弹性势能减少D.飞机的重力势能减小,转化为飞机的动能解析:橡皮条因被拉伸产生弹力将飞机推出,弹力对飞机做正功,飞机动能增加,橡皮条弹性势能减少,飞机上升重力势能增加,选项A、B、C正确,选项D错误.6.两只不同的弹簧A、B,劲度系数分别为k1、k2,并且k1k2,现在用相同的力从自然长度开始拉弹簧,当弹簧处于平衡状态时,下列说法中正确的是(B)A.A的弹性势能大 B.B的弹性势能大C.弹性势能相同 D.无法判断解析:由于拉力相同F=kl弹簧的弹性势能Ep=12kl2由可得Ep=F22k,因为k1k2,所以Ep1vb B.va=vbC.vavb,A、B就有相对运动,弹簧就会被压缩,弹力做负功,弹性势能增加,当va=vb时,A、B相距最近,弹簧的形变量最大,弹性势能最大,故选项B正确.9.在水平地面上放一个竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为m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h,力F做功W1,此时木块再次处于平衡状态,如图所示.求:(1)在木块下移h的过程中重力势能的减少量;(2)在木块下移h的过程中弹簧弹性势能的增加量.解析:(1)据重力做功与重力势能变化的关系有Ep减=WG=mgh.(2)据弹力做功与弹性势能变化的关系有:Ep增=-W弹又因木块缓慢下移,力F与木块重力mg的合力与弹簧的弹力等大、反向,所以W弹=-W1-WG=-W1-mgh所以弹簧弹性势能增量:Ep增=W1+mgh.答案:(1)mgh(2)W1+mgh 木块缓慢移动,可以认为木块始终处于平衡状态.则木块受到的弹力和其他力的合力可等效为一对平衡力,我们只要求出除弹力以外的其他力所做的功,就可以求出弹力做的功,进而可以求出弹性势能的变化量.提升能力10.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,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此过程中下列说法中正确的是(BD)A.物体对弹簧做的功与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,弹簧的弹性势能减小D.弹簧的弹力做负功,弹性势能增加解析:由功的计算公式W=Fl知,恒力做功时,做功的多少与物体的位移成正比,而弹簧对物体的弹力是一个变力F=kl,所以选项A错误.弹簧开始被压缩时弹力小,物体移动相同位移,弹力做的功也少,弹簧的压缩量变大时,弹力也变大,物体移动相同的位移做的功多,故选项B正确.物体压缩弹簧的过程,弹力做负功,弹簧的压缩量增大,弹性势能增大,故选项C错误,选项D正确. 明确功与势能的变化是解题的关键,本题也可以用功能关系分析弹性势能的变化,物体压缩弹簧过程中,物体的动能减少,减少的动能转化成了弹簧的弹性势能.11.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之间的关系分别是(选项中k1、k2是常量)(D)实验次数1234d/cm0.501.002.004.00x/cm4.9820.0280.10319.5A.x=k1d,Ep=k2dB.x=k1d,Ep=k2d2C.x=k2d2,Ep=k1dD.x=k1d2,Ep=k2d2解析:研究表中的d、x各组数值不难看出x=k1d2,从能的守恒角度知弹性势能的减少等于物体克服摩擦力所做的功,即Ep=mgx=mgk1d2=k2d2,所以选项D正确.12.如图所示,水平弹簧劲度系数k=500 N/m,现用一外力推物块,使弹簧压缩10 cm而静止.突然撤去外力F,物块被弹开,那么弹簧对物块做了多少功?(弹簧与物块未连接)解析:弹簧的弹力是变力,不能直接用W=Fl进行计算,