高中1.4 势能的变化与机械功课时作业

这是一份高中1.4 势能的变化与机械功课时作业，共8页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，一轻弹簧的左端固定在墙壁上，右端连接一个小才球，小球放置在光滑水平地面上。弹簧处于原长时，小球在位置O。将小球拉至位置A（弹簧处于弹性限度内），然后由静止释放。释放后，小球从A第一次运动到O的过程中，弹簧的弹性势能（ ）
A. 保持不变 B. 逐渐减小 C. 逐渐增大 D. 先增大后减小
2.如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道间的动摩擦因数为 36 。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下（货物与木箱之间无相对滑动），当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列说法正确的是（ ）
A. 木箱与货物的质量之比为 1∶3
B. 木箱与弹簧没有接触时，下滑的加速度与上滑的加速度之比为 3∶1
C. 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能大于弹簧增加的弹性势能
D. 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，木箱、货物和弹簧组成的系统机械能守恒
3.在运动会的撑杆跳高项目中，如图所示某运动员在某次撑杆跳高的过程中，从杆发生形变到最后人离开杆的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 杆一直对人做负功 B. 杆一直对人做正功
C. 弹性势能先增大后减小 D. 杆对人的弹力方向始终竖直向上
4.如图所示，一轻质弹簧，固定于天花板上的O点处，原长为L，如图所示，一个质量为m的物块从A点竖直向上抛出，以速度v与弹簧在B点相接触，然后向上压缩弹簧，到C点时物块速度为零，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 由B到C的过程中，弹簧弹性势能和物块动能之和逐渐减小
B. 由B到C的过程中，物块动能和重力势能之和不变
C. 由B到C的过程中，弹簧的弹性势能和物块的重力势能之和不变
D. 由B到C的过程中，物块加速度逐渐减小
5.光滑的水平面上，物体A、B的质量分别为m1和m2 ， 且 m1A. 第二种情况下，弹簧最短时物体A的速度较小 B. 两种情况，弹簧最短时物体A的速度等大
C. 两种情况，弹簧的最大弹性势能相同 D. 第二种情况下，弹簧的最大弹性势能较大
6.在蹦床比赛中，从运动员接触蹦床面到运动至最低点的过程中（忽略空气阻力的影响），以下说法正确的是（ ）
A. 运动员重力势能的改变与零势能参考面的选取有关 B. 蹦床的弹力做负功，弹性势能增加
C. 运动员的动能始终减小 D. 运动员机械能守恒
7.下列物体中，具有弹性势能的是（ ）
A. 被举高的重物 B. 弯曲的撑杆 C. 飞行的子弹 D. 滚动的足球
8.一根弹簧的弹力（F）大小与弹簧伸长量（x）的图线如图所示，那么在弹簧的伸长量由4cm伸长到8cm的过程中，弹簧弹力做功和弹性势能的变化量为（ ）
A. 0.6 J，-0.6 J B. -0.6 J，0.6 J C. 1.8 J，-1.8 J D. -1.8 J，1.8 J
9.如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内．将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h.若整个过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，则下列说法正确的是( )
A. 弹簧与杆垂直时，小球速度最大
B. 弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大
C. 小球从静止位置下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mgh
D. 小球从静止位置下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量大于mgh
10.如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，距弹簧上端高h处自由释放，在接触到弹簧后继续向下运动。以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建一坐标轴Ox，A点为小球速度最大的位置，B点为小球运动的最低点（A点和B点图中均未画出）。下列关于A、B点的坐标的说法正确的是（ ）
A. 若h增大，则 xA 和 xB 都增大 B. 若h增大，则 xA 增大， xB 不变
C. 若h增大，则 xA 不变， xB 增大 D. 若h增大，则 xA 和 xB 都不变
11.如图所示，要定的倾斜光滑杆上金有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h，让圆环沿杆滑下，圆环滑到杆的底端时速度恰好为零，则在圆环下滑过程中（ ）

A. 圆环机械能守恒 B. 弹簧的弹性势能先增大后减小
C. 当圆环的动能最大时弹簧的弹性势能最大 D. 当圆环滑到杆的底端时弹簧的弹性势能为mgh
12.如图所示，足够长的光滑斜面固定在水平面上，A、B物块与轻质弹簧相连，A、C物块由跨过光滑轻质小滑轮的轻绳连接。初始时刻，C在外力作用下静止，绳中恰好无拉力，B静置在水平面上，A静止，现撤去外力，物块C沿斜面向下运动，当C运动到最低点时，B刚好离开地面.已知A、B的质量均为m,弹簧始终处于弹性限度内，则上述过程中（ ）
A. 物块C的质量mc可能等于物块A的质量m B. 物块C运动到最低点时，物块A的加速度为g
C. 物块C的速度最大时，弹簧弹性势能为零 D. 物块A，B，C系统的机械能先变小后变大
二、填空题
13.一物体在自由下落过程中，重力做了2J的功，则该物体重力势能________（填“增加”“减少”或“不变”），重力势能的变化量的绝对值为________。
14.如图所示，处于自然长度的轻质弹簧一端与墙接触，另一端与置于光滑地面上的物体接触，现在物体上施加一水平推力F，使物体缓慢压缩弹簧，当推力F做功100 J时，弹簧的弹力做功________J，以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零，则弹簧的弹性势能为________J.
15.探究弹性势能的表达式的实验时，得到一根弹簧的弹力﹣伸长量图象如图所示，那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中，弹性势能的变化量为________J．
16.为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能大小，可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图所示，用钢球将弹簧压缩至最短，而后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时，测定的物理量小球质量m、桌面高度H、小球水平射程x，则弹簧压缩最短时弹性势能的关系式是Ep=________．
三、解答题
17.如图所示，轻质弹簧竖直放置在水平地面上，它的正上方有一质量为1kg的金属块从离弹簧上端高0.9m处自由下落，当弹簧被压缩了10cm时，物体速度达到最大数值为4m/s，试求此时弹簧的弹性势能为多大？（g取10m/s2）
18.如图所示，质量为m的滑块B静止在光滑水平面上，B左端固定一个轻质弹簧，现让一质量为M的滑块A以速度v0滑向B，求弹簧的最大弹性势能．
19.通过探究得到弹性势能的表达式为Ep＝ 12 kx2 ， 式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长（或缩短）的长度，请利用弹性势能表达式计算下列问题.放在地面上的物体上端系在劲度系数k＝400 N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图所示.手拉绳子的另一端，从轻绳处于张紧状态开始，当往下拉0.1 m物体开始离开地面时，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h＝0.5 m高处.如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦，求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值.
答案
一、单选题
1. B 2. C 3. C 4. A 5. C 6. B 7. B 8. D 9. B 10. C 11. D 12. C
二、填空题
13. 减少；2J
14.－100；100
15.﹣1.8
16.mgx24h
三、解答题
17.解：取物体速度最大的位置所在水平面为参考平面． 对于物体和弹簧组成的系统，由于只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，则根据系统的机械能守恒得：
mgh= +EP；
则得此时弹簧的弹性势能为 EP=mgh﹣ =1×10×（0.9+0.1）﹣ ×1×42=2（J）
答：此时弹簧的弹性势能为2J
18.解：当两个滑块速度相等时弹簧压缩量最大，弹性势能最大，设共同速度为v． 滑块A、B系统动量守恒，取滑块A原来的速度方向为正方向，以AB组成的系统为研究对象，根据动量守恒定律，有：
mv0=（m+M）v
解得：v= ；
系统减小的动能等于增加的弹性势能，故根据系统的机械能守恒得：
弹簧获得的最大弹性势能EP为：EP= ﹣ =
答：弹簧的最大弹性势能为 ．
19.解：由题意知弹簧的最大伸长量x＝0.1 m
弹性势能Ep＝ 12 kx2＝ 12 ×400×0.12 J＝2 J
此过程中拉力做的功与弹力做的功数值相等，
则有W1＝W弹＝ΔEp＝2 J
刚好离开地面时G＝F＝kx＝400×0.1 N＝40 N
物体缓慢升高时，F＝40 N
物体上升h＝0.5 m时拉力克服重力做功
W2＝Fh＝40×0.5 J＝20 J
拉力共做功W＝W1＋W2＝（2＋20） J＝22 J