【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理題組訓(xùn)練：7.5-探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式(人教版必修2)

5探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式(時(shí)間：60分鐘)題組一對(duì)彈性勢(shì)能的理解1．關(guān)于彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是 ()A．重力勢(shì)能屬于物體和地球這個(gè)系統(tǒng)，彈性勢(shì)能屬于發(fā)生彈性形變的物體B．重力勢(shì)能是相對(duì)的，彈性勢(shì)能是確定的C．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是相對(duì)的D．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是狀態(tài)量答案ACD解析重力勢(shì)能具有系統(tǒng)性，彈性勢(shì)能只屬于發(fā)生彈性形變的物體，故A對(duì)，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是相對(duì)的，且都是狀態(tài)量，故B錯(cuò)，C、D對(duì)．2.如圖7－5－7所示，小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中，小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化是 ()A．重力勢(shì)能削減，彈性勢(shì)能增大B．重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能削減圖7－5－7C．重力勢(shì)能削減，彈性勢(shì)能削減圖7－5－7D．重力勢(shì)能不變，彈性勢(shì)能增大答案A解析彈簧向下壓縮的過(guò)程中，彈簧壓縮量增大，彈性勢(shì)能增大；重力做正功，重力勢(shì)能削減，故A正確．3.圖7－5－8一豎直彈簧下端固定于水平地面上，小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，如圖7－5－8所示，經(jīng)幾次反彈以后小球最終在彈簧上靜止于某一點(diǎn)A處，則()圖7－5－8A．h愈大，彈簧在A點(diǎn)的壓縮量愈大B．彈簧在A點(diǎn)的壓縮量與h無(wú)關(guān)C．h愈大，最終小球靜止在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能愈大D．小球第一次到達(dá)A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能比最終小球靜止在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能大答案B解析最終小球靜止在A點(diǎn)時(shí)，通過(guò)受力分析，小球受自身重力mg與彈簧的彈力kx大小相等，由mg＝kx得，彈簧在A點(diǎn)的壓縮量x與h無(wú)關(guān)，彈簧彈性勢(shì)能與h無(wú)關(guān)．4.圖7－5－9如圖7－5－9所示，質(zhì)量相等的兩木塊中間連有一彈簧，今用力F緩慢向上提A，直到B恰好離開(kāi)地面．開(kāi)頭時(shí)物體A靜止在彈簧上面．設(shè)開(kāi)頭時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep1，B剛要離開(kāi)地面時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep2，則關(guān)于Ep1、Ep2大小關(guān)系及彈性勢(shì)能變化ΔEp說(shuō)法中正確的是()圖7－5－9A．Ep1＝Ep2 B．Ep1＞Ep2C．ΔEp＞0 D．ΔEp＜0答案A解析開(kāi)頭時(shí)彈簧形變量為x1，有kx1＝mg，則設(shè)B離開(kāi)地面時(shí)形變量為x2，有kx2＝mg.由于x1＝x2所以Ep1＝Ep2，ΔEp＝0，A對(duì)．圖7－5－105.某同學(xué)在桌面上用一個(gè)小鋼球和一個(gè)彈簧來(lái)探究彈簧的彈性勢(shì)能．彈簧一端固定(如圖7－5－10所示)，另一端用鋼球壓縮彈簧后釋放，鋼球被彈出后落地．當(dāng)他發(fā)覺(jué)彈簧壓縮得越多，鋼球被彈出得越遠(yuǎn)，由此能得出的結(jié)論應(yīng)是()圖7－5－10A．彈性勢(shì)能與形變量有關(guān)，形變量越大，彈性勢(shì)能越大B．彈性勢(shì)能與形變量有關(guān)，形變量越大，彈性勢(shì)能越小C．彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)有關(guān)，勁度系數(shù)越大，彈性勢(shì)能越大D．彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)有關(guān)，勁度系數(shù)越大，彈性勢(shì)能越小答案A6．在探究彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式時(shí)，下面的猜想有肯定道理的是()A．重力勢(shì)能與物體離地面的高度有關(guān)，彈性勢(shì)能與彈簧的伸長(zhǎng)量有關(guān)，重力勢(shì)能與重力的大小有關(guān)，彈性勢(shì)能可能與彈力的大小有關(guān)，而彈力的大小又與彈簧的勁度系數(shù)k有關(guān)，因此彈性勢(shì)能可能與彈簧的勁度系數(shù)k和彈簧的伸長(zhǎng)量的二次方x2有關(guān)B．A選項(xiàng)中的猜想有肯定道理，但不應(yīng)當(dāng)與x2有關(guān)，而應(yīng)當(dāng)是與x3有關(guān)C．A選項(xiàng)中的猜想有肯定道理，但應(yīng)當(dāng)是與彈簧伸長(zhǎng)量的一次方，即x有關(guān)D．上面三個(gè)猜想都沒(méi)有可能性答案A解析依據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，類比彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系，有理由猜想：重力勢(shì)能Ep＝Fl＝mgh；彈性勢(shì)能Ep也應(yīng)與彈力F＝kx與伸長(zhǎng)量l＝x的乘積有關(guān)．即可得Ep與x2有關(guān)．故本題猜想中A是有依據(jù)的，因此也是可能的．故本題應(yīng)選A.題組二彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系7．在一次“蹦極”運(yùn)動(dòng)中，人由高空落下到降至最低點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是 ()A．重力對(duì)人做正功B．人的重力勢(shì)能削減了C．橡皮繩對(duì)人做負(fù)功D．橡皮繩的彈性勢(shì)能削減了答案ABC解析在“蹦極”運(yùn)動(dòng)中，人由高空落下到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力方向和位移方向均向下，重力對(duì)人做正功，重力勢(shì)能削減，A、B正確；在人和橡皮繩相互作用的過(guò)程中，橡皮繩對(duì)人的拉力向上，人的位移方向向下，橡皮繩的拉力對(duì)人做負(fù)功，橡皮繩的彈性勢(shì)能增加，C正確，D錯(cuò)誤．8.圖7－5－11如圖7－5－11所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧一端固定在地面上，彈簧豎直放置，將一小球從距彈簧自由端高度分別為h1、h2的地方先后由靜止釋放，h1>h2，小球觸到彈簧后向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，從開(kāi)頭釋放小球到獲得最大速度的過(guò)程中，小球重力勢(shì)能的削減量ΔE1、ΔE2的關(guān)系及彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp1、ΔEp2的關(guān)系中，正確的一組是 ()圖7－5－11A．ΔE1＝ΔE2，ΔEp1＝ΔEp2B．ΔE1>ΔE2，ΔEp1＝ΔEp2C．ΔE1＝ΔE2，ΔEp1>ΔEp2D．ΔE1>ΔE2，ΔEp1>ΔEp2答案B解析速度最大的條件是彈力等于重力即kx＝mg，即達(dá)到最大速度時(shí)，彈簧形變量x相同．兩種狀況下，對(duì)應(yīng)于同一位置，則ΔEp1＝ΔEp2，由于h1>h2，所以ΔE1>ΔE2，B對(duì)．9.圖7－5－12如圖7－5－12所示，輕彈簧下端系一重物，O點(diǎn)為其平衡位置(即重力和彈簧彈力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A點(diǎn)，彈力做功為W1，其次次把它拉到B點(diǎn)后再讓其回到A點(diǎn)，彈力做功為W2，則這兩次彈力做功的關(guān)系為 ()圖7－5－12A．W1<W2 B．W1＝2W2C．W2＝2W1 D．W1＝W2答案D10.圖7－5－13如圖7－5－13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(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)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(guò)程中圖7－5－13()A．重力做正功，重力勢(shì)能減小B．重力做正功，重力勢(shì)能增加C．彈力做正功，彈性勢(shì)能削減D．彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加答案AD解析用細(xì)繩拴住小球向下?lián)u擺過(guò)程重力做正功，重力勢(shì)能削減；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加．選項(xiàng)A、D正確．題組三綜合應(yīng)用11．彈簧原長(zhǎng)l0＝15cm，受拉力作用后彈簧漸漸伸長(zhǎng)，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)到l1＝20cm時(shí)，作用在彈簧上的力為400N.(1)彈簧的勁度系數(shù)k為多少？(2)在該過(guò)程中彈力做了多少功？(3)彈簧的彈性勢(shì)能變化了多少？答案(1)8000N/m(2)－10J(3)增加了10J解析(1)k＝eq\f(F,l)＝eq\f(400,0.2－0.15)N/m＝8000N/m.(2)由于F＝kl，作出F－l圖象如圖所示，求出圖中畫斜線部分面積，即為彈力做功的確定值，由于在伸長(zhǎng)過(guò)程中彈力F方向與位移方向相反，故彈力F在此過(guò)程中做負(fù)功．可得W＝－eq\f(F,2)(l1－l0)＝－eq\f(400,2)×0.05J＝－10J.(3)ΔEp＝－W＝10J，即彈性勢(shì)能增大10J.12.圖7－5－14在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧，彈簧上端與一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的木塊相連，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．若在木塊上再加一個(gè)豎直向下的力F，使木塊緩慢向下移動(dòng)0.10m，力F做功2.5J，此時(shí)木塊再次處于平衡狀態(tài)，力F的大小為50N，如圖7－5－14所示．求：在木塊下移0.10m