【课时讲练通】高中物理配套课时提升卷：第七章-5探究弹性势能的表达式(人教版必修2)

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调整合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升卷(十六)探究弹性势能的表达式(40分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分。每小题至少有一个选项正确)1.弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关()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2.假如取弹簧伸长Δx时的弹性势能为0,则下列说法中正确的是()A.弹簧处于原长时,弹簧弹性势能为正值B.弹簧处于原长时,弹簧弹性势能为0C.当弹簧的压缩量为Δx时,弹性势能的值为0D.只要弹簧被压缩,弹性势能就为负值3.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.重力势能减小,弹簧的弹性势能增大B.重力势能增大,弹簧的弹性势能减小C.重力势能减小,弹簧的弹性势能减小D.重力势能不变,弹簧的弹性势能增大4.在一次“蹦极”运动中,人由高空下落到最低点的整个过程中,下列说法正确的是()A.重力对人始终做正功B.人的重力势能始终减小C.橡皮绳对人始终做负功D.橡皮绳的弹性势能始终增加5.(2021·大连高一检测)如图所示,质量为m的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计弹簧的质量,则下列说法中正确的是()A.重力做功-mgh,重力势能削减mghB.弹力做功-WF,弹性势能增加WFC.重力势能增加mgh,弹性势能增加FHD.重力势能增加mgh,弹性势能增加WF-mgh6.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()A.va>vb B.va=vb C.va<vb D.无法确定二、非选择题(本大题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(10分)(2021·新课标全国卷Ⅱ)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连：弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图甲所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。回答下列问题：(1)本试验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的()A.小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离sC.桌面到地面的高度hD.弹簧的压缩量ΔxE.弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=。(3)图乙中的直线是试验测量得到的s-Δx图线。从理论上可推出,假如h不变,m增加,s-Δx图线的斜率会(选填“增大”“减小”或“不变”);假如m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会(选填“增大”“减小”或“不变”)。由图乙中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与Δx的次方成正比。8.(10分)(力量挑战题)弹簧原长为l0,劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l,拉力所做的功为W1;连续拉弹簧,使弹簧在弹性限度内再伸长l,拉力在连续拉伸的过程中所做的功为W2。试求W1与W2的比值。答案解析1.【解析】选B、C。弹簧的弹性势能表达式为Ep=12kl2,其中k为弹簧的劲度系数,l2.【解析】选C。若取伸长Δx时的弹性势能为0,则弹簧处于原长时,弹性势能为负值,故A、B错。当弹簧压缩量为Δx时,弹性势能也为0,故C对。被压缩量大于Δx时,弹性势能为正值,压缩量小于Δx时,弹性势能为负值,故D错。3.【解析】选A。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,重力势能减小,故选项A正确。4.【解析】选A、B。整个过程中,重力始终做正功,重力势能始终减小;人从高空下落到橡皮绳达到原长的过程中,橡皮绳不做功,此后橡皮绳始终做负功,弹性势能始终增加,正确选项为A、B。5.【解析】选D。弹簧伸长到物体刚要离开地面阶段,拉力克服弹力做功WF1=W弹,等于弹性势能的增加;弹簧长度不变,物体上升h,拉力克服重力做功WF2=mgh,等于重力势能的增加;又WF6.【解题指南】解答本题应把握以下两点：(1)明确弹簧弹性势能大小的打算因素。(2)在追及问题中,两物体速度大小相等时,两物体间的距离要么最大,要么最小。【解析】选B。弹簧的压缩量越大,弹性势能越大。若va>vb,则弹簧压缩,弹性势能增大;若va<vb,则弹簧伸长,弹簧的弹性势能减小,所以当va=vb时,A、B相距最近,弹簧压缩量最大,弹性势能最大。7.【解题指南】解答本题应理解以下两点：(1)弹簧的弹性势能转化为小球的动能;(2)小球做平抛运动过程,水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动。【解析】(1)弹簧被压缩后的弹性势能Ep=Ek=12mv2,小球以初速度v做平抛运动,s=vt,h=12gt2,联立方程得Ep=(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=mg(3)弹性势能的大小与弹簧压缩量Δx有关,由s-Δx图线可知,s与Δx成正比,即s=kΔx;所以Ep=mgs24h=mgk2(Δx)24h,Ep与Δx的2次方成正比,即Ep=k′(Δx)2=mgs2答案：(1)A、B、C(2)mg8.【解析】方法一：利用F-l图像分析。拉力F与弹簧的伸长量l成正比,故在F-l图像中是一条倾斜直线,如图所示,直线下的相关面积表示功的大小。其中,线段OA下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W1,线段AB下的梯形面积表示其次个过程中拉力所做的功W2。明显,两块面积之比为1∶3,即W1∶W2=1∶3。方法二：应用弹性势能表达式求解：W1=12klW2=12k(2l)2-12kl2=3故W1∶W2=1∶3答案：1∶3【总结提升】求弹簧弹力做功的三种方法弹簧的弹力随其形变量变化而变化,故弹簧弹力做的功不能用公式W=Fx直接去求。在此总结出求弹簧弹力做的功的三种方法。方法一：由于弹簧的弹力大小与其形变量成正比,先求出弹力大小随弹簧长度变化的平均