【KS5U原創(chuàng)】新課標(biāo)2021年高一物理暑假作業(yè)13《重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能》

【KS5U原創(chuàng)】新課標(biāo)2021年高一物理暑假作業(yè)13《重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能》。學(xué)校:___________姓名：___________班級(jí)：___________考號(hào)：___________一、選擇題（本題共6道小題）1.關(guān)于重力勢(shì)能，下列說法中正確的

A．物體的位置一旦確定，它的重力勢(shì)能的大小也隨之確定B．物體與零勢(shì)能面的距離越大，它的重力勢(shì)能也越大C．一個(gè)物體的重力勢(shì)能從－5J變化到－3J，重力勢(shì)能削減了D．重力勢(shì)能的變化量與零勢(shì)能面的選取無關(guān)2.物體運(yùn)動(dòng)過程中，重力對(duì)其做功500J，則物體的（

）A．動(dòng)能確定增加500J

B．動(dòng)能確定削減500JC．重力勢(shì)能確定增加500J

D．重力勢(shì)能確定削減500J3.桌面高為h1，質(zhì)量為m的小球從高出桌面h2的A點(diǎn)從靜止開頭下落到地面上的B點(diǎn)，以桌面為參考面，在此過程中小球重力做功和小球在桌面處的機(jī)械能分別為（）A、mg（h1+h2）B、mgh2，mgh2C、mgh2，mg（h1+h2）D、mg（h1+h2），mg（h1+h2）4.下列關(guān)于重力勢(shì)能的說法中正確的是（

）A.重力勢(shì)能的大小只由重物本身打算

B.重力勢(shì)能恒大于零C.當(dāng)物體放在地面上，它具有的重力勢(shì)能確定為零D.重力勢(shì)能是相對(duì)于零勢(shì)能面而言的，因此重力勢(shì)能具有相對(duì)性5.如圖所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連．彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）．物塊的質(zhì)量為m，AB=a，物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，拉力做的功為W．撤去拉力后物塊由靜止向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零．重力加速度為g．則上述過程中（）A．物塊在A點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能等于W﹣μmgaB．物塊在B點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能小于W﹣μmgaC．經(jīng)O點(diǎn)時(shí)，物塊的動(dòng)能小于W﹣μmgaD．物塊動(dòng)能最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能小于物塊在B點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能6.如圖所示，將一輕彈簧下端固定在傾角為θ的粗糙斜面底端，彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)上端位于A點(diǎn)。質(zhì)量為m的物體從斜面上的B點(diǎn)由靜止下滑，與彈簧發(fā)生相互作用后，最終停在斜面上。則下列說法正確的是(

)A．物體最終將停在A點(diǎn)B．物體第一次反彈后不行能到達(dá)B點(diǎn)C．整個(gè)過程中重力勢(shì)能的削減量大于物體克服摩擦力做的功D．整個(gè)過程中物體在A點(diǎn)的動(dòng)能最大

二、試驗(yàn)題（本題共2道小題）7.一同學(xué)要爭(zhēng)辯輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變量的關(guān)系。試驗(yàn)裝置如下圖甲所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小剛球接觸。將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。重力加速度為g（1）若測(cè)得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為

；（2）該同學(xué)轉(zhuǎn)變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測(cè)量得到下表一組數(shù)據(jù)：彈簧壓縮量x/cm1.001.502.002.503.003.50小球飛行水平距離s/×102cm2.013.004.01[4.986.016.99結(jié)合（1）問與表中數(shù)據(jù)，彈簧彈性勢(shì)能與彈簧壓縮量x之間的關(guān)系式應(yīng)為

；（3）完成試驗(yàn)后，該同學(xué)對(duì)上述裝置進(jìn)行了如下圖乙所示的轉(zhuǎn)變：（I）在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處，使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；（II）將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定，再使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，撞到木板上得到痕跡P；（III）用刻度尺測(cè)量紙上O點(diǎn)到P點(diǎn)的豎直距離為y。若已知木板與桌子右邊緣的水平距離為L(zhǎng)，則（II）步驟中彈簧的壓縮量應(yīng)當(dāng)為

。

8.某同學(xué)想爭(zhēng)辯彈簧的彈性勢(shì)能Ep和彈簧形變量x間的函數(shù)關(guān)系。設(shè)想用水平力緩慢地將彈簧從原長(zhǎng)拉伸x,該過程拉力做的功W等于彈性勢(shì)能的增加,即Ep。依據(jù)本試驗(yàn)所得,彈力F和彈簧伸長(zhǎng)x的關(guān)系為F=kx。拉力的平均值為kx,所以W=kx2。他猜想彈性勢(shì)能的表達(dá)式應(yīng)當(dāng)就是Ep=kx2。他找到一根彈簧、一個(gè)木板、一個(gè)重G=5.0N的長(zhǎng)方體形金屬塊，設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)，利用一把毫米刻度尺來驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論。步驟是：（1）將金屬塊懸掛在該彈簧下方，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為1.00cm,由此得出該彈簧在受到單位作用力時(shí)的伸長(zhǎng)量，即F=kx式中的比例系數(shù)k為________N/m；（2）將金屬塊放在長(zhǎng)木板上，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，當(dāng)金屬塊剛好能勻速下滑時(shí)測(cè)出斜面的高度為10.00cm,底邊長(zhǎng)為40.00cm,由此測(cè)得金屬塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=______。（3）如圖將木板固定在地面上，金屬塊放置于木板上。彈簧一端固定在豎直墻上，另一端與金屬塊接觸，用手向左壓金屬塊使彈簧壓縮確定長(zhǎng)度后由靜止釋放，滑塊脫離彈簧后，又沿長(zhǎng)木板滑行一段距離而停下。測(cè)出每次彈簧的壓縮量x和金屬塊脫離彈簧后在長(zhǎng)木板上滑行的距離s，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)填寫在下面的表格中。X/cm1.502.002.503.003.504.00S/cm3.006.0210.0514.9620.9728.05為驗(yàn)證結(jié)果是否符合猜想Ep=kx2，則應(yīng)當(dāng)依據(jù)以上數(shù)據(jù)作出得圖像為（

）A：圖像

B：圖像C：圖像

D：圖像在右圖的坐標(biāo)系中作出你所選擇的的圖像，請(qǐng)注明橫縱坐標(biāo)所代表的物理量及單位，并注明你所選的標(biāo)度，由圖可得到Ep和x2間的關(guān)系式為

則該同學(xué)的猜想是

（填“正確”或者“錯(cuò)誤”）的。三、計(jì)算題（本題共3道小題）9.質(zhì)量為50kg的運(yùn)動(dòng)員，在一座高橋上做“蹦極”運(yùn)動(dòng)。他所用的彈性繩自由長(zhǎng)度L=12m，假設(shè)彈性繩中的彈力與彈性繩的伸長(zhǎng)之間的關(guān)系遵循胡克定律，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)中彈性繩不超過彈性限度。運(yùn)動(dòng)員從橋面下落，能到達(dá)距橋面H=40m的最低點(diǎn)D處，運(yùn)動(dòng)員下落速率v跟下落距離S的關(guān)系如圖所示，運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)時(shí)的速度最大?？諝庾枇Σ挥?jì)，g取10m/s2，求：（1）彈性繩的勁度系數(shù)；（2）運(yùn)動(dòng)員到達(dá)D點(diǎn)時(shí)，彈性繩的彈性勢(shì)能；（3）運(yùn)動(dòng)員到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的加速度。10.一水平放置的輕彈簧，一端固定，另一端與一小滑塊接觸，但不粘連；初始時(shí)滑塊靜止于水平氣墊導(dǎo)軌上的O點(diǎn)，如圖(a)所示．現(xiàn)利用此裝置探究彈簧的彈性勢(shì)能Ep與期其被壓縮時(shí)長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)變量x的關(guān)系，先推動(dòng)小滑塊壓縮彈簧，用米尺測(cè)出x的數(shù)值；然后將小滑塊從天靜止釋放。用計(jì)時(shí)器測(cè)出小滑塊從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至氣墊導(dǎo)軌上另一固定點(diǎn)A所用的時(shí)間t。多次轉(zhuǎn)變x，測(cè)得的x值及其對(duì)應(yīng)的t值如下表所示。(表中的l/t值是依據(jù)t值計(jì)算得出的)。x(cm)1.001.502.002.503.00t(s)3.332.201.601.321.081/t(s-1)0.3000.4550.6250.7580.926(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖(b)中的方格紙上作圖線。(2)回答下列問題：(不要求寫出計(jì)算或推導(dǎo)過程)①已知點(diǎn)（0，0）在(1/t)-x圖線上，從(1/t)-x圖線看，1/t與x是什么關(guān)系？②從理論上分析，小滑塊剛脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能Ek與1/t是什么關(guān)系(不考慮摩擦力)③當(dāng)彈簧長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變量為x時(shí)，彈性勢(shì)能Ep與相應(yīng)的Ek是什么關(guān)系?④綜合考慮以上分析，Ep與x是什么關(guān)系?11.如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端與墻相連，質(zhì)量為2kg的滑塊以5m/s的速度沿光滑平面運(yùn)動(dòng)并壓縮彈簧，求：（1）彈簧在被壓縮過程中最大彈性勢(shì)能，（2）當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能為最大彈性勢(shì)能的一半時(shí)，木塊速度的大小。

試卷答案1.D2.D3.解：小球下落的始末位置的高度差為：h1+h2，故重力做功為：W=mg（h1+h2）小球下落過程中機(jī)械能守恒，則知小球在桌面處的機(jī)械能等于剛開頭下落時(shí)的機(jī)械能，為E=mgh2；故選：A．4.D5.解：A、假如沒有摩擦力，則O點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在AB中間，由于有摩擦力，物體從A到B過程中機(jī)械能損失，故無法到達(dá)沒有摩擦力狀況下的B點(diǎn)，也即O點(diǎn)靠近B點(diǎn)．故OA，此過程物體克服摩擦力做功大于，所以物塊在A點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能小于，故A錯(cuò)誤；B、由A分析得物塊從開頭運(yùn)動(dòng)到最終停在B點(diǎn)，路程大于a+=，故整個(gè)過程物體克服阻力做功大于，故物塊在B點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能小于，故B正確；C、從O點(diǎn)開頭到再次到達(dá)O點(diǎn)，物體路程大于a，故由動(dòng)能定理得，物塊的動(dòng)能小于W﹣μmga，故C正確；D、物塊動(dòng)能最大時(shí)，彈力等于摩擦力，而在B點(diǎn)彈力與摩擦力的大小關(guān)系未知，故物塊動(dòng)能最大時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量與物塊在B點(diǎn)時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量大小未知，故此兩位置彈性勢(shì)能大小關(guān)系不好推斷，故D錯(cuò)誤．故選：BC．6.BC7.（1）（2分）（2）（2分）（3）（2分）

8.（1）。（2）金屬塊剛好能沿斜面勻速下滑，則有mgsinθ=μmgcosθ，即得金屬塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=tanθ=h/L=0.25。（3）D，圖