第八章專題3《彈性勢能》分層練習(xí)（含解析）-人教版高中物理必修二-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

專題3 彈性勢能彈性勢能與彈力做功 1．如圖所示，射箭時人通過拉弓引起彈性勢能的增加，此時的彈性勢能主要（　?。? A．存儲在箭上 B．存儲在弓上 C．存儲在弦上 D．存儲于拉弓人的手上【答案】B 【詳解】人拉弓時，弓發(fā)生了明顯的彈性形變，彈性勢能主要存儲在弓上，故ACD錯誤，B正確。故選B。 2．如圖所示，小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的重力勢能、彈簧的彈性勢能的變化是（　?。? A．重力勢能減少，彈性勢能增大 B．重力勢能增大，彈性勢能減少 C．重力勢能減少，彈性勢能減少 D．重力勢能不變，彈性勢能增大【答案】A 【詳解】彈簧向下壓縮的過程中，彈簧壓縮量增大，彈性勢能增加；下降中，重力做正功，重力勢能減少。故A正確，BCD錯誤。故選A。 3．（多選）如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端與內(nèi)壁光滑的試管底部連接，另一端連接質(zhì)量為m的小球，小球的直徑略小于試管的內(nèi)徑，開始時試管位于水平面靜止，彈簧處于原長，小球也靜止，若緩慢增大試管的傾角θ至試管豎直，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則下列說法中正確的是（　　） A．整個過程中彈性勢能一定逐漸增大 B．整個過程中彈性勢能可能先增大后減小 C．整個過程中小球重力勢能一定逐漸增大 D．整個過程中小球重力勢能可能先增大后減小【答案】AD 【詳解】AB．緩慢增大試管的傾角θ至試管豎直，小球始終處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得解得，緩慢增大試管的傾角θ至試管豎直，彈簧的形變量x增大，彈簧的彈性勢能增大，A正確，B錯誤； CD．小球的重力勢能為解得當(dāng) 時，小球的重力勢能最大，所以整個過程中小球重力勢能先增大后減小，C錯誤，D正確。故選AD。 4．（多選）如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧放置在光滑的水平面上，左端系在墻上，與彈簧右端連接的質(zhì)量為m的物塊，在水平向右的拉力F的作用下，由靜止開始向右運(yùn)動，物塊剛開始運(yùn)動時，彈簧處于原長，彈簧對物塊拉力的大小與物塊向右運(yùn)動的位移大小x的關(guān)系圖像如圖乙所示，在彈簧的彈性限度內(nèi)，下列說法中正確的是（　　） A．彈簧的總長等于物塊向右運(yùn)動的位移x的大小 B．關(guān)系圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù) C．若水平向右的拉力F為恒力，則物塊的加速度越來越大 D．物塊向右運(yùn)動的位移大小由變?yōu)榈倪^程中，物塊克服彈簧的拉力做的功為【答案】BD 【詳解】A．由于彈簧處于原長時，物塊開始向右運(yùn)動，所以物塊向右運(yùn)動的位移大小x等于彈簧的伸長量，小于彈簧的總長，所以A項(xiàng)錯誤； B．由胡克定律可知即關(guān)系圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，所以B項(xiàng)正確； C．由牛頓第二定律可得當(dāng)F為恒力時，隨著物塊向右運(yùn)動的位移x的增大，物塊的加速度a越來越小，所以C項(xiàng)錯誤； D．物塊向右運(yùn)動的位移大小由變?yōu)榈倪^程中，物塊克服彈簧的拉力做的功在數(shù)值上等于圖乙陰影部分的面積，則有所以D項(xiàng)正確；故選BD。 5．（多選）如圖所示，質(zhì)量均為5kg的兩物A、B塊疊放在光滑水平面上，其中物塊A通過水平放置的輕彈簧與豎直墻壁相連，彈簧的勁度系數(shù)k=200N/m. 初始時刻，彈簧處于原長，現(xiàn)用一水平向左的推力F作用在物塊B上，使A、B一起緩慢地向左移動，已知A、B間動摩擦因數(shù)，設(shè)兩物塊間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2. 則 A．B物塊受到的摩擦力保持不變 B．A、B一起向左移動10cm時將開始相對滑動 C．相對滑動前B對A的摩擦力對A物塊做正功 D．從初始時刻到A、B剛要開始相對滑動過程中，推力F做功為1J 【答案】BCD 【詳解】A. B物塊受到的摩擦力大小等于Ａ所受的摩擦力，隨 AB逐漸左移，彈簧逐漸被壓縮，彈力增加，則摩擦力增大，則B所受的摩擦力增加，選項(xiàng)A錯誤； B. 當(dāng)A、B開始相對滑動時滿足：解得 x=0.1m=10cm 即A、B一起向左移動10cm時將開始相對滑動，選項(xiàng)B正確； C. 相對滑動前B對A的摩擦力方向向左，與位移同向，則B對A的摩擦力對A物塊做正功，選項(xiàng)C正確； D. 從初始時刻到A、B剛要開始相對滑動過程中，推力F做功為選項(xiàng)D正確．二、彈力做功與彈性勢能的關(guān)系 6．2020年2月15日，世界田聯(lián)·2020室內(nèi)巡回賽展開英國格拉斯哥站的角逐，在男子撐桿跳高決賽中，瑞典20歲帥哥阿曼德-杜普蘭蒂斯又一次刷新了世界紀(jì)錄，躍過6.18米的橫桿。假設(shè)如圖所示為運(yùn)動員成功刷新世界紀(jì)錄的驚人一跳，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（　?。? A．加速助跑過程中，運(yùn)動員的動能增加 B．起跳上升過程中，桿的彈性勢能一直增加 C．越過橫桿的過程中，運(yùn)動員的重心在橫桿上方 D．越過橫桿后下落過程，運(yùn)動員一定做自由落體運(yùn)動【答案】A 【詳解】A．加速助跑過程中，運(yùn)動員的速度增加，則動能增加，選項(xiàng)A正確； B．起跳上升過程中，桿的形變量先增加后減小，則彈性勢能先增加后減小，選項(xiàng)B錯誤； C．人在越過橫桿的過程中，身體的彎曲程度發(fā)生變化，身體的重心可以不在身體上，則身體的重心可以低于橫桿的高度，故C錯誤； D．越過橫桿后下落過程，運(yùn)動員有一定的水平速度，則不是做自由落體運(yùn)動，選項(xiàng)D錯誤。故選A。 7．（2022·高一課時練習(xí)）有一個勁度系數(shù)為k的輕彈簧，它的彈力大小與其伸長量成正比。彈簧一端固定在墻壁上，在另一端沿彈簧的軸線施一水平力將彈簧緩慢拉長，彈簧的伸長量由x1增大到x2的過程中，拉力的大小變化情況如圖所示，則拉力做的功為（　?。? A．k B．k C． D．【答案】C 【詳解】在拉彈簧的過程中，拉力的大小始終等于彈簧彈力F的大小kx，故F-x圖像的面積表示拉力所做的功，即故選C。 8．（2022春·北京海淀·高一北京市十一學(xué)校期末）（多選）在某星球表面將一輕彈簧豎直固定在水平面上，把質(zhì)量為m的小球P（可視為質(zhì)點(diǎn)）從彈簧原長處由靜止釋放，小球沿豎直方向向下運(yùn)動，小球的加速度a與彈簧壓縮量x間的關(guān)系如圖所示，其中和為已知量，（彈簧的彈性勢能表達(dá)式為，其中k上為彈簧的勁度系數(shù)，y為彈簧形變量）。下列說法中正確的是（　　） A．當(dāng)彈簧壓縮量為時，小球P的速度為零 B．小球向下運(yùn)動至速度為零時所受彈簧彈力大小為 C．彈簧勁度系數(shù)為 D．當(dāng)彈簧壓縮量為時，彈簧的彈性勢能為【答案】BD 【詳解】A．由題意可知，小球由靜止釋放，到彈簧壓縮量為的過程中，由牛頓第二定律得可見，小球做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，當(dāng)彈簧壓縮量為時，加速度為零，速度達(dá)到最大，故A錯誤； B．由圖像可得，小球剛釋放時當(dāng)小球向下運(yùn)動至速度為零時，由對稱性可知，此時加速度向上大小為，即解得彈簧彈力大小為故B正確； C．由圖像知，當(dāng)彈簧壓縮量為時，加速度為零，則即故C錯誤； D．由題意知，當(dāng)彈簧壓縮量為時，彈簧的彈性勢能為故D正確。故選BD。 9．如圖所示，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的A點(diǎn)無初速度地釋放，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的過程中（　　） A．重力做正功，彈簧彈力不做功 B．重力做正功，彈簧彈力做正功 C．重力不做功，彈簧彈力不做功，彈性勢能不變 D．重力做正功，彈簧彈力做負(fù)功，彈性勢能增加【答案】D 【詳解】在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中重物的高度下降，重力對重物做正功，重物的重力勢能減??；彈簧伸長，彈簧的彈力對重物做負(fù)功，彈性勢能增加。故選D。三、彈性勢能的表達(dá)式 10．勁度系數(shù)分別為kA＝2000N/m和kB＝3000N/m的彈簧A和B連接在一起，拉長后將兩端固定，如圖所示，彈性勢能EpA、EpB的關(guān)系為（????） A．EpA＝EpB B． C． D．【答案】C 【詳解】兩端的拉力大小相等，故由胡克定律知彈簧的形變量之比為3：2，由彈簧的彈性勢能的表達(dá)式代入可得 C正確，ABD錯誤。故選C。 11．一輕質(zhì)彈簧的彈力與彈簧形變量之間的關(guān)系如圖甲所示。將該彈簧下端固定在水平地面上，一質(zhì)量為1.8kg的物體在外力作用下緩慢放在彈簧的上端，待物體穩(wěn)定后撤去外力物體靜止在彈簧上端，彈簧處在彈性限度內(nèi)，如圖乙所示取重力加速度大小g=10m/s2，則下列說法正確的是（　?。? A．彈簧的壓縮量為30cm B．彈簧的長度越長，彈簧的彈性勢能越大 C．此過程中彈簧彈力對物體做的功為0.54J D．物體靜止時，彈簧的彈性勢能為0.27J 【答案】D 【詳解】A．如圖甲，彈簧的勁度系數(shù) 彈簧的壓縮量解得 A錯誤； B．彈簧的形變越大，彈性勢能越大，B錯誤； C．彈簧是個壓縮過程，此過程中彈簧彈力對物體做負(fù)功，C錯誤； D．彈簧的彈性勢能 D正確。故選D。 12．（2022·高二課時練習(xí)）某興趣小組通過探究得到彈性勢能的表達(dá)式為，式中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧伸長（或縮短）的長度，請結(jié)合彈性勢能表達(dá)式計(jì)算下列問題。放在地面上的物體上端系在勁度系數(shù)k=200N/m的彈簧上，彈簧的另一端拴在跨過定滑輪的繩子上，如圖所示，手拉繩子的另一端，當(dāng)往下拉0.1m物體開始離開地面，繼續(xù)拉繩，使物體緩慢升高到離地h=0.5m高處。如果不計(jì)彈簧重和滑輪跟繩的摩擦，（g取10m/s2）。求：（1）彈簧彈性勢能的大小；（2）物體重力勢能的增量；【答案】（1）1J；（2）10J 【詳解】（1）物體緩慢升高過程，處于平衡狀態(tài)，則有，則彈簧彈性勢能的大小為聯(lián)立解得，（2））物體重力勢能的增量為 13．（多選）如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止，用大小等于1.5mg的恒力F向上拉B，運(yùn)動距離h時B與A分離，則下列說法中正確的是（　?。? A．B和A剛分離時，彈簧為原長 B．B和A剛分離時，A的加速度為0.5g C．彈簧的勁度系數(shù)等于 D．運(yùn)動距離h的過程中彈性勢能減少mgh 【答案】BD 【詳解】AB．B與A剛分離的瞬間，A、B仍具有相同的速度和加速度，且A、B間無相互作用力對B分析知，B具有向上的加速度解得此時對A分析有解得且處于壓縮狀態(tài)， A錯誤B正確； C．B和A剛分離時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小為原來靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小為2mg，則彈力減小量兩物體向上運(yùn)動的距離為h，則彈簧壓縮量減小由胡克定律得 C錯誤； D．靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小為2mg，彈簧的壓縮量 B和A剛分離時，彈簧的壓縮量則運(yùn)動距離h的過程中彈性勢能減少 D正確。故選BD。 14．（多選）如圖所示，固定在水平面上的斜面體，其表面不光滑，頂端有光滑的定滑輪，斜面的右側(cè)放有一塊可繞頂端轉(zhuǎn)動的光滑擋板，兩個質(zhì)量相等的滑塊A和B分別放置在斜面和擋板上，二者通過細(xì)線和輕質(zhì)彈簧相連，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)使擋板從與水平面成60°角的位置緩慢轉(zhuǎn)動到水平位置，滑塊A始終靜止不動，彈簧一直處于彈性限度內(nèi)，下列說法正確的是（　?。? A．擋板對滑塊B的彈力先增大后減小 B．彈簧的彈性勢能一直減小 C．斜面對滑塊A的作用力先減小后增大 D．滑塊A受到的摩擦力一直減小【答案】BC 【詳解】A．假設(shè)擋板在轉(zhuǎn)動過程中擋板與水平面的角度為，則擋板對滑塊B的彈力為不斷減小，所以彈力不斷增大，故A錯誤； B．彈簧拉力與細(xì)繩拉力相等，有不斷減小，則不斷減小，彈簧的拉伸量不斷減小，所以彈簧的彈性勢能一直減小，故B正確； C．滑塊A受重力、彈簧拉力、斜面的作用力，因?yàn)榛瑝KA始終靜止不動，所以斜面的作用力大小與重力和彈簧拉力的合力大小相等，重力和彈簧拉力的方向始終不變，由B項(xiàng)分析知彈簧拉力不斷減小，則由三角形法則（如下圖）可知重力和彈簧拉力的合力先減小后增大，所以斜面對滑塊A的作用力先減小后增大，故C正確； D．開始時方向沿斜面向上，所以開始時滑塊A受沿斜面向下的摩擦力，即由A項(xiàng)分析知不斷減小，由上式可知摩擦力先減小至零后再沿斜面向上增大，故D錯誤。?????????? 故選BC。 15．（2014·福建·高考真題）如圖，兩根相同的輕質(zhì)彈簧，沿足夠長的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部擋板上，斜面固定不動．質(zhì)量不同、形狀相同的兩物塊分別置于兩彈簧上端．現(xiàn)用外力作用在物塊上，使兩彈簧具有相同的壓縮量，若撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上彈出并離開彈簧，則從撤去外力到物塊速度第一次減為零的過程，兩物塊（） A．最大速度相同 B．最大加速度相同 C．上升的最大高度不同 D．重力勢能的變化量不同【答案】C 【詳解】撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上先做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度等于零時，即mgsinθ=kx，物塊速度最大，又兩物塊的質(zhì)量不同，故速度最大的位置不同，最大速度也不同，故A錯誤；在離開彈簧前加速度先減小后增大，離開彈簧后不變，剛開始運(yùn)動時，根據(jù)牛頓第二定律kx -mgsinθ=ma，彈力相同，質(zhì)量不同，故加速度不同，離開彈簧后加速度相同，故B錯誤；初始時彈簧的壓縮量相同，彈性勢能相同，根據(jù)能量守恒：EP=mgh，由兩物體的質(zhì)量不同，故上升的最大高度不同，故C正確；重力勢能的變化量等于彈性勢能的減少量，故重力勢能的變化量是相同的，故D錯誤．故選C。