【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版7-5弹性势能限时过关练（解析版）

【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版7-5弹性势能限时过关练（解析版）

信阳一高2020年高考物理一轮复习限时过关练：弹性势能（解析版)‎ ‎1．宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中蕴含了一些物理知识，关于拉弓过程，下列说法正确的是 A．弓的弹性形变越大，弹性势能就越大 B．弓的弹性形变越大，弹性势能就越小 C．人对弓的作用力越大，弓的弹性形变越小 D．人对弓的作用力越大，弹性势能就越小 ‎2．如图所示，天花板上悬挂一劲度系数为k的轻质弹簧，其下端连接一个小球，小球静止时弹簧伸长量为x0，现用手托住小球上移至弹簧长度为原长时由静止放手，小球开始向下运动，弹簧未超过其弹性限度。已知弹簧弹性势能与伸长量的关系是E=kx2，x是伸长量。忽略空气阻力，则小球向下运动过程中下列说法正确的是（ ）‎ A．小球处于失重状态 B．小球处于超重状态 C．当小球下落到最低点时，弹簧伸长量为2x0 D．当小球下落到最低点时，其加速度为零 ‎3．一根弹簧的弹力（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 ‎4．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 ‎5．早期的弹弓，一般用“Y”形的树枝制作，如图所示。在树枝的两头分别系上两根相同的皮筋，两皮筋之间用一包裹弹丸的皮块连接。将弹丸包裹在皮块间，水平向后拉动皮块到某一位置后释放，弹丸被水平射出。下列说法正确的是（ ）‎ A．橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力做负功 B．橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力做正功 C．弹丸被射出的过程中，橡皮筋的弹性势能不变 D．弹丸被射出的过程中，皮块对弹丸做负功 ‎6．蹦蹦杆是最近两年逐渐流行的运动器具，其主要结构是在一硬直杆上套一劲度系数较大的弹簧，弹簧的下端与直杆的下端固定而弹簧的上端固定一踩踏板。如图所示，小明正在玩蹦蹦杆。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情况是（　　）‎ A．重力势能减小，弹性势能增大 B．重力势能增大，弹性势能碱小 C．重力势能减小，弹性势能减小 D．重力势能不变，弹性势能增大 ‎7．一根弹簧的弹力F-伸长量（位移）x图象如图所示，当弹簧的伸长量块由‎3.0cm变到‎6.0cm的过程中 A．弹力所做的功是0.45J，弹性势能减少了0.45J B．弹力所做的功是0.6J，弹性势能减少了0.6J C．弹力所做的功是-0.45J，弹性势能增加了0.45J D．弹力所做的功是-45J，弹性势能增加了45J ‎8．如图所示，质量为m的书包放在水平地面上，其上端连接一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧的上端点为P,开始时，弹簧处于原长状态，现在P点施加竖直向上的拉力，使P点缓慢上移，直到书包离开地面的高度h,此过程中( )‎ A．P点上升的高度为 B．书包的重力势能增加了 C．弹簧的弹性势能增加了 D．拉力做的功为 ‎9．如图所示，质量为m的小球套在光滑竖直杆上，轻质弹簧的一端与小球相连，另一端固定于O点。小球由A点静止释放后，沿固定竖直杆运动到B点。OA的长度小于OB的长度，弹簧处于OA、OB两位置时弹簧的弹性势能相等。下列说法正确的是 A．小球通过B点时，其所受重力的功率不为零 B．在小球从A点运动到B点的过程中弹簧的弹性势能先减小后增大 C．在小球从A点运动到B点的过程中，小球减少的重力势能等于其增加的弹性势能 D．在小球从A点运动到B点的过程中，小球增加的动能等于重力对小球做的功 ‎10．如果取弹簧伸长△x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，弹簧的弹性势能为正值 B．弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值 C．当弹簧的压缩量为△x时，弹性势能的值为0‎ D．只要弹簧被压缩，弹性势能的值都为负值 ‎11．如图所示，弹簧的一端固定,另一端连接一个物块，弹簧质量不计。物块（可视为质点）的质量为m，在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为μ。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为F=kx，k为常量。‎ ‎(1)有甲乙两位同学画出了F随x变化的示意图，你认为哪位同学的图像更有道理？论述之；‎ ‎(2)根据选择的F-x图像求物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中弹力所做的功；‎ ‎(3)物块由x1处向右运动到x3处，然后由x3处返回到x2处，在这个过程中，求弹力所做的功；滑动摩擦力所做的功；比较两种力做功的特点有何不同。‎ ‎12．通过探究得到弹性势能的表达式为Ep＝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．‎ 参考答案 ‎1．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB. 弹性势能的大小与弹簧的形变量有关，则弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，选项A正确，B错误；‎ CD. 根据胡克定律，人对弓的作用力越大，弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，选项CD错误。‎ ‎2．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB．小球向下运动时，弹簧弹力先小于小球重力，小球向下做加速运动；当弹簧伸长量为x0时，弹簧弹力等于小球重力，小球速度最大；小球继续向下时，弹簧弹力大于小球重力，小球向下做减速运动；即小球先处于失重状态后处于超重状态。故AB两项均错误。‎ C.当小球静止时，小球受到的重力和弹力平衡，因此有，小球由原长释放到最低点的过程，重力势能转化为弹性势能，则由，联立可得 D．小球下落到最低点时，其加速度方向向上，D项错误。‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ F-x图象与x轴包围的面积表示弹力做功的大小，故弹簧由伸长量‎4cm到伸长量‎8cm的过程中，弹力的功：，弹力做功为-1.8J，故弹力势能增加了1.8J A. 0.6‎‎ J，-0.6 J与分析不符，A错误 B. -0.6 J，0.6 J与分析不符，B错误 C. 1.8 J，-1.8 J与分析不符，C错误 D. -1.8 J，1.8 J与分析相符，D正确 ‎4．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 一切运动的物体都具有动能，被举高的物体都具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能；因此， 被举高的重物，具有重力势能；弯曲的撑杆，发生了弹性形变具有弹性势能；空中飞行的子弹；由于运动而具有动能，又因为它在空中有一定高度，而具有重力势能；滚动的足球具有动能，故选项B正确，A、C、D错误。‎ ‎5．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB. 橡皮筋被拉伸的过程中，橡皮筋的弹力与橡皮筋的位移方向相反，则橡皮筋的弹力做负功，故A正确，B错误；‎ C. 弹丸被射出的过程中，橡皮筋的形变量减小，则弹性势能减小，故C错误；‎ D. 弹丸被射出的过程中，皮块对弹丸的力与弹丸的位移方向相同，则做正功，故D错误。‎ ‎6．A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 重力势能的变化可根据重力做功判断，弹性势能的变化可根据弹簧的形变量的变化判断。‎ ‎【详解】‎ 在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小朋友的重力势能减少。弹簧的形变量增大，其弹性势能增加。‎ A．与分析结果相符，故A正确；‎ B．与分析结果不符，故B错误；‎ C．与分析结果不符，故C错误；‎ D．与分析结果不符，故D错误。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查重力势能和弹性势能，根据其判断条件即可得出结果，较为简单。‎ ‎7．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 当弹簧的伸长量块由‎3.0cm变到‎6.0cm的过程中，弹簧的弹力做负功，根据平均值法可得弹簧的弹力做功为，所以弹簧的弹性势能增加了 ‎，故选项C正确，A、B、D错误；‎ ‎8．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.书包离开地面的高度h时,弹簧的伸长量为 ‎,‎ 由几何关系知P点上升的高度为 ‎,‎ 故A错误 B.书包克服重力做功mgh,则书包的重力势能增加了mgh,故B正确 C.弹簧的弹性势能增加了 ‎,‎ 与mgh没有直接关系.故C错误.  D.根据功能原理可以知道,拉力做的功为 ‎,‎ 故D正确 ‎9．AD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.在小球运动过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，故小球和弹簧组成的系统机械能守恒；因A、B两点弹簧的弹性势能相等，小球减小的重力势能转化为小球的动能，所以在B点的速度不为零，则其所受重力的功率不为零；故A正确。‎ B.在运动过程中A点为压缩状态，B点为伸长状态，在小球从A点运动到B点的过程中，弹簧的形变量先增大后减小再增大，则弹簧的弹性势能先增大后减小再增大，故B错误。‎ C.在小球从A点运动到B点的过程中，增加的弹性势能为零，则小球减少的重力势能大于增加的弹性势能。故C错误。‎ D.在小球从A点运动到B 点的过程中，弹簧的弹力对小球做功为零，根据动能定理知小球增加的动能等于重力对小球做的功。故D正确.‎ ‎10．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.如果取弹簧伸长△x时的弹性势能为0，弹簧回复原长，弹力对弹簧做正功，弹性势能减小，故弹簧处于原长时，弹簧的弹性势能为负值;故A错误，B正确.‎ C.当弹簧的压缩量为△x，又对弹簧做负功，势能增大，根据对称性知此时弹性势能为0；故C正确.‎ D.根据C分析知压缩弹簧势能不一定为负值，与弹簧的压缩量有关系；故D错误.‎ ‎11．(1)两位同学的示意图都可以(2)(3)，Wf=-μmg（2x3-x1-x2）弹力做功与实际路径无关，取决于始末两点间的位置，而摩擦力做功与实际路径有关。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)根据胡克定律有F=kx，k是常数，即弹力F与弹簧形变量x成正比，甲乙两同学只是取力的正方向不同，两位同学的示意图都可以；‎ ‎(2)物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中，弹力做负功：F-x图线下的面积等于弹力做功大小；故弹力做功为 ‎(3)物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功为：‎ ‎ ‎ 物块由x3运动到x2的过程中，弹力做功为：‎ 整个过程中弹力做功：‎ ‎ ‎ 整个过程中，摩擦力做功：‎ Wf=-μmg（2x3-x1-x2）‎ 比较两力做功可知，弹力做功与实际路径无关，取决于始末两点间的位置，而摩擦力做功与实际路径有关。‎ ‎12．22 J 2 J ‎【解析】由题意知弹簧的最大伸长量x＝0．‎‎1 m 弹性势能Ep＝kx2＝×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