人教版高中物理(必修2)课时作业：第七章第5节探究弹性势能的表达式(附答案)

1、第五节 探究弹性势能的表达式1的物体的各部分之间， 由于 ，也具有势能，这种势能叫做弹性势能 研究弹性势能要从分析 入手， 对弹簧来说， 规定 ，它的弹性势能为零， 当弹簧 ，就具有了 弹性势能2 (1)弹簧的弹性势能与弹簧被拉伸的长度l 有关，并且，拉伸的长度 l 越大，弹性势能，但不一定是 关系；(2)即使拉伸的长度 l 相同， 劲度系数 k 不同的弹簧的弹性势能也不一样， 并且拉伸的长 度 l 相同时， k 越大，弹性势能 3根据功是 可知，弹性势能的变化量与拉力对弹簧做功的关系为4设弹簧的劲度系数为 k，当弹簧被拉伸 l 时， 把这一拉伸过程分为很多小段，它们的 长度分别是 l 1、l

2、2、 l 3各个小段上拉力可以近似认为是不变的，分别为F1、F2、F3，所做的功分别为 5v t 图线下的面积代表 ， F l 图线下的面积代表 ；当所分成的小段非常短时， F l图线与 l 轴所围成的区域形状是 ，该区域的面积为 所以弹性势能的表达式是 6关于弹性势能，下列说法中正确的是( )A发生弹性形变的物体都具有弹性势能B只要弹簧发生形变，就一定具有弹性势能 C弹性势能可以与其他形式的能相互转化 D弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳 7关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是( )A弹簧的弹性势能跟拉伸 (或压缩 )的长度有关 B弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关C同一弹簧，在弹性限度内，

3、形变量越大，弹性势能越大 D弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关【概念规律练】 知识点一 弹性势能 1关于弹性势能，下列说法中正确的是( )A任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 2关于弹性势能和重力势能下列说法正确的是( )A重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体 B重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C重力势能和弹性势能都是相对的 D重力势能和弹性势能都是状态量 3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

4、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弹簧在被拉伸时的弹性势能一定大于被压缩时的弹性势能 知识点二 弹力做功与弹性势能的关系4关于弹力做功与弹性势能的关系，我们在进行猜想时，可以参考对重力做功与重力 势能的关系的讨论，则下面的猜想有道理的是 ( ) A弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将增加 B弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少 C弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将增加 D弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将减少 5.图1如图 1 所示

5、，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，在此过程中以下说法正确的是 ( ) A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B压缩弹簧的过程中，物体向墙壁移动相同的距离，弹力做的功不相等 C弹簧的弹力做正功，弹性势能减少D弹簧的弹力做负功，弹性势能增加 【方法技巧练】一、探究弹性势能表达式的方法 6在猜想弹性势能可能与哪几个物理量有关的时候，有人猜想弹性势能与弹簧的劲度 系数 k 及弹簧的伸长量 l 有关，但究竟是与 l 的一次方，还是 l 的二次方，还是 l 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 Ep kl，由于劲度系数 k 的单位

6、是 N/m，弹簧伸长量 l 的单位是 m，则 kl的单位是 (2)若弹性势能 Ep kl2，由于劲度系数 k 的单位是 N/m，弹簧伸长量 l 的单位是 m，则 kl2的单位是 (3)若弹性势能 Ep kl3，由于劲度系数 k 的单位是 N/m，弹簧伸长量 l 的单位是 m，则 kl3的单位是 从 (1)、 (2)、 (3)对单位的计算，你可以得到的启示是 、弹性势能的求解方法图27一根弹簧的弹力 位移图线如图 2 所示，那么弹簧由伸长量 8cm到伸长量 4cm的过 程中，弹力做功和弹性势能的变化量为 ( )A 3.6J， 3.6JB 3.6J,3.6JC1.8J， 1.8JD 1.8J,1.

7、8J图3 8在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0kg 的木块相连，系统处于平衡状态若在木块上再加一个竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动 0.10m，力 F做功 2.5J，此时木块再次处于平衡状态，力F 的大小为 50N，如图 3 所示求：在木块下移 0.10m 的过程中弹性势能的增加量1在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面猜想有一定道理的是( )A重力势能与物体被举起的高度h 有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关B重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸 (或压缩 )的长度有关C重力势能与物体所受的重力mg 大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧的劲

8、度系数有关D重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关 2弹簧的一端固定， 处于自然长度 现对弹簧的另一端施加一个拉力， 关于拉力做功 (或 弹簧克服拉力做功 )与弹性势能变化的关系，以下说法中正确的是( )A拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加B拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少C弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能增加 D弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少 3自由下落的小球， 从接触竖直放置的轻弹簧开始， 到压缩弹簧到最大形变的过程中， 以下说法中正确的是 ( )A小球的速度逐渐减小 B小球、地球组成系统的重力势能逐渐减小 C小球、弹簧组成系统的弹性势能先逐渐增大再逐

9、渐减小D小球的加速度逐渐增大 4在一次“蹦极”运动中，人由高空跌下，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人的重力势能减少了 C橡皮绳对人做负功D橡皮绳的弹性势能增加了5如图 4 所示，图4 在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，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，在物体向右运动的过程中， 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后减小 D弹簧的弹性势能先减小后增大6某缓冲装置可抽象成图5如图 5 所示的简单模型图中 k1、k2 为原长相等，劲度系数不

10、同的轻质弹簧下列表 述正确的是 ( )A缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等 C垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变7如图 6 所示，质量相等的图6 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、Ep2 大小关系及弹性势能变化 Ep说法中正确的是 ( ) AEp1 Ep2BEp1>Ep2CEp>0D Ep<08在一次演示实验中，一个被压紧的弹簧沿一

11、粗糙水平面射出一个小物体，测得弹簧 被压缩的长度 l 和小物体在粗糙水平面上滑动的距离 x 如下表所示 由此表可以归纳出小 物体滑动的距离 x 跟弹簧被压缩的距离 l 之间的关系，并猜测弹簧的弹性势能Ep跟弹簧被压缩的距离 l之间的关系分别是 (选项中 k1、 k2是常量 )()实验次数1234l/cm0.501.002.004.00x/cm4.9820.0280.10319.5A.x k 1l ，Epk2lBxk1l，Epk2l2Cxk1l2，Epk2lDxk1l2，Epk2l2题号12345678答案19.通过理论分析可得出弹簧的弹性势能公式Ep 2kl2(式中 k 为弹簧的劲度系数， l

12、 为弹长度的变化量 )为验证这一结论， A、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 7 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， 接着进行了如图乙所示的实验： 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 l 和小铁球上升的最大高度 H.B同学完成步骤后， 接着进行了如图丙所示的实验： 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

13、球压缩，测得压缩量为l ，释放弹簧后，小铁球从高为的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为 L.图7(1) A 、B 两位同学进行图甲所示的实验目的是为了确定什么物理量？请用m、d、g 表示所求的物理量 1(2) 如果 Ep2kl2 成立，A 同学测出的物理量 l 与 d、 H 的关系式是： l .B 同学测出的物理量 l 与 d、h、 L 的关系式是： l.(3) 试分别分析两位同学实验误差的主要来源第 5 节 探究弹性势能的表达式课前预习练1发生弹性形变有弹力的相互作用 弹力做功 弹簧长度为原长时 被拉长或被压缩后2 (1)越大 正比 (2)越大3能量变化的量度大小相等4F1l1、F2l2、F3

14、l3115位移 功 三角形 2kl2 Ep2kl26ACD 发生弹性形变的物体的各部分之间， 由于有弹力的相互作用， 都具有弹性势 能，A 正确弹性势能跟重力势能一样，可以与其他形式的能相互转化， C 正确所有能的 单位跟功的单位相同，在国际单位制中的单位是焦耳， D 正确 17ABC 由弹性势能的表达式 Ep2kl 2可知，弹性势能 Ep与弹簧拉伸 (或压缩 )的长度 有关， A 选项正确 Ep 的大小还与 k 有关， B 选项正确在弹性限度内， Ep 的大小还与 l 有关， l越大， Ep越大， C正确弹簧的弹性势能是由弹簧的劲度系数k和形变量 l 决定的，与使弹簧发生形变的物体无关 课堂

15、探究练1AB 由弹性势能的定义和相关因素进行判断发生弹性形变的物体的各部分之间， 由于弹力作用而具有的势能， 叫做弹性势能 所以， 任何发生弹性形变的物体都具有弹性势 能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变物体发生了形变， 若是非弹性形变，无 弹力作用，物体就不具有弹性势能 弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外， 还跟弹簧劲度系数的大小有关正确选项为A、 B.2 ACD 重力势能具有系统性，弹性势能只属于发生弹性形变的物体，故A 正确；重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D正确 3C 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

16、缩的长度 )有关如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能应该先减小，在原 长处它的弹性势能最小，所以 A 、B、 D 均不对 4BC5BD 由功的计算公式 W Flcos 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，所以 A 不正确；弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做 的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的距离做的功增多，故 B 正确；物体压缩 弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹性势能增加， 故 C 错误， D 正确 6(1)N (2)J (3)J m· 弹性势能 Ep与弹簧伸长量 l 的二次方有关603

17、07C 弹力做的功 W 2 ×0.04J 1.8J>0，故弹性势能减少 1.8J，即 EpEp2Ep1 1.8J，故选项 C 正确84.5J解析 木块缓慢下移 0.10m的过程中， F 与重力的合力始终与弹簧弹力等大反向， 所以 力 F 和重力做的总功等于克服弹簧弹力做的功，即W弹 (WFmgh) (2.52.0×10×0.10) J 4.5J 由弹力做功与弹性势能变化的关系知，Ep W 弹 4.5J.方法总结 功是能量转化的量度， 因此确定某一过程中的力做的功， 是研究该过程能量 转化的重要方法课后巩固练1 BC 弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和弹簧的形变

18、量有关，与弹簧的长度、质 量等因素无关 2 AC 拉力对弹簧做正功，弹簧的弹力做负功，弹簧的弹性势能增加3 B 小球做加速度先减小到 0 后反向逐渐增大的变速运动，小球速度先增大后减 小故 A、D 错，小球的重力势能逐渐减小，由于弹簧的压缩量逐渐增大，因此弹簧的弹性 势能逐渐增大，故 B正确， C 错4 ABCD 人由高空跌下，到最低点的过程中，重力方向和位移方向均向下，重力对 人做正功，重力势能减少， A、 B 正确；在人和橡皮绳相互作用的过程中，橡皮绳对人的拉 力向上，人的位移向下，绳的拉力对人做负功，橡皮绳的弹性势能增加，C、D 正确 5D 撤去 F 后物体向右运动的过程中，弹簧的弹力先做正功后做负功，故弹簧的弹 性势能先减小后增大 6BD 垫片向右移动时，由于是轻质弹簧，所以两弹簧产生的弹力相等，B 正确；由于原长相同，劲度系数不同，所以垫片向右移动时，两弹簧被压缩的长度不同；弹簧的弹性 势能与形变量