弹性势能 知识点题库

如图所示,光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O转动的轻杆,且摆到某处即能停在该处;另有一小钢球.现要利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能.

②     还需要的器材是

②    以上测量,实际上是把对弹性势能的测量转化为对 重力势能的测量,进而转化为对 质量和 上升高度的直接测量.


把质量为m的小球(可看作质点)放在竖直的轻质弹簧上,并把小球向下按到A的位置(图甲),如图所示.迅速松手后,弹簧把小球弹起,球升至最高位置C点(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙).已知AB的高度差为h1 , BC的高度差为h2 , 通过AB和BC所用时间为t1和t2 , 重力加速度为g,不计空气阻力(   )

A . 小球从A上升到B位置的过程中,动能一直增大 B . 小球从A上升到C位置的过程中,机械能先增大后不变 C . 小球在图甲中时,弹簧的弹性势能为mg(h1+h2 D . 若h1等于h2 , 则一定有t1小于t2
如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平地面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹簧弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则(   )

A . t1时刻小球动能最大 B . t2时刻小球动能最大 C . t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少 D . t2~t3这段时间内,小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能
如图所示为一根弹簧弹力F与形变量x的关系图线:

  1. (1) 确定弹簧的劲度系数;
  2. (2) 将此弹簧从原长拉伸6cm时,弹性势能为多的大?
  3. (3) 将此弹簧压缩4cm时,弹性势能为多大?
关于重力势能和弹性势能,下列说法正确的是(  )
A . 当重力对物体做正功时,物体的重力势能增加 B . 重力势能是相对的,弹性势能是绝对的 C . 重力势能是绝对的,弹性势能是相对的 D . 重力做功与路径无关,只与初末位置的高度差有关
如图所示,处于自然状态的轻弹簧一端与墙相连,质量为m=4kg的木块沿光滑的水平面以v1=5m/s的速度向左运动并挤压弹簧,木块动能转化为弹簧的弹性势能,求:

  1. (1) 当木块v2=3m/s时弹簧的弹性势能
  2. (2) 弹簧的最大弹性势能.
轻弹簧AB长35cm,A端固定在重50N的物体上,该物体放在倾角为30°的斜面上,如图所示.手执B端,使弹簧与斜面平行.当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时,弹簧长变为40cm;当弹簧和物体沿斜面匀速上滑时,弹簧长度变为50cm,试求:

  1. (1) 弹簧的劲度系数k;

  2. (2) 物体与斜面间的动摩擦因数μ.

某同学利用自己设计的弹簧弹射器测量弹簧的弹性势能.装置如图所示.水平放置的弹射器将质量为m的静止小球弹射出去.测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为t,甲、乙光电门间距为L,忽略一切阻力.

( 1 )小球被弹射出的速度大小v=,求得静止释放小球时弹簧弹性势能EP=;(用题目中的字母符号表示)

( 2 )由于重力作用,小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转,这对实验结果影响(选填“有”或“无”).

如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置.物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点.在从AB的过程中,物块(    )

A . 加速度先减小后增大 B . 经过O点时的速度最大 C . 所受弹簧弹力始终做正功 D . 所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
如图所示,压缩的轻质弹簧将一物块沿光滑轨道由静止弹出,物块的质量为0.2kg,上升到0.1m的高度时速度为1m/s,g=10m/s2 , 弹簧的最大弹性势能是( )

A . 0.1J B . 0.2J C . 0.3J D . 0. 4J
一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长.现滑块A被水平飞来的质量为mc=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:

  1. (1) 子弹击中A的瞬间A和B的速度;
  2. (2) 以后运动过程中弹簧的最大弹性势能;
  3. (3) B可获得的最大动能.
如图所示,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,从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程,他以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下方向建立坐标轴Ox,做出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图所示,不计空气阻力,重力加速度为g。以下判断正确的是(  )

A . 当x=h+x0 , 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小 B . 小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中,速度先减小后增大 C . 小球落到弹簧上向下运动到最低点的过程中,加速度先减小后增大 D . 小球动能的最大值为
如图所示,蹦极是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究蹦极过程,做以下简化:将体验者视为质量为m质点,他沿竖直方向由静止开始下落,忽略弹性绳的质量和空气阻力。整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。已知:弹性绳的原长为l0 , 弹性绳的弹力大小可以用F=kx来计算,式中k为常量,x为弹性绳的伸长量。重力加速度为g。在下落过程中,(   )

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A . 体验者的机械能保持不变 B . 当弹性绳刚好被拉直时,弹性绳的弹力大小为kl0 C . 当弹性绳的弹力等于体验者的重力时,体验者速度达到最大 D . 体验者达到的最大速度为
                
  1. (1) 试在下述情景下由牛顿运动定律推导出动能定理的表达式:在水平面上,一个物块水平方向只受到一个恒力作用,沿直线运动。要求说明推导过程中每步的根据,以及式中各符号和最后结果中各项的意义。
  2. (2) 如图所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端连接一个小球。以小球的平衡位置O为坐标原点,竖直向下建立x轴。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧始终处于弹性限度内。如果把弹性势能与重力势能的和称为系统的势能,并规定小球处在平衡位置时系统的势能为零,请根据“功是能量转化的量度”,证明小球运动到O点下方x处时系统的势能

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如图,底端固定有挡板的斜面体置于粗糙水平面上,轻弹簧一端与挡板连接,弹簧为原长时自由端在B 点,一小物块紧靠弹簧放置并在外力作用下将弹簧压缩至 A 点. 物块由静止释放后,沿粗糙斜面上滑至最高点C,然后下滑,最终静止在斜面上. 若整个过程中斜面体始终静止,则下列判定正确的是(   )

A . 整个运动过程中,物块加速度为零的位置只有一处 B . 物块上滑过程中速度最大的位置与下滑过程中速度最大的位置不同 C . 整个运动过程中,系统弹性势能的减少量等于系统内能的增加量 D . 物块从A 上滑到C 的过程中,地面对斜面体的摩擦力大小先增大再减小,然后不变
在竖直立于地面上、劲度系数为k的轻弹簧上端放置一质量为m的物块,取物块静止时弹簧上端为坐标原点O、竖直向下为正方向建立x轴,如图甲所示。取O点的重力势能为零,在物块上施加一竖直向下的力F,测得物块与弹簧组成的系统的机械能E与位移x的关系如图乙所示(弹簧始终在弹性限度内),图线与纵轴的交点为(0,E1),除x1~x2之间的图线为曲线外,其余部分均为直线。则在物块位移从0到x3的过程中,下列判断正确的是(   )

A . E1= B . 力F做的功为W=E0-E1 C . 在x2位置时物块的加速度最大 D . 在0~x3的过程中,力F先不变、再减小、后为零
如图所示,在粗糙斜面顶端固定一弹簧,弹簧下端挂一物体物体在A点处于平衡状态。现用平行斜面向下的力拉物体,第一次直接拉到B点,第二次将物体先拉到C点,从静止释放后,再回到B点。在这两次从A点到B点的过程中,下列说法错误的是( )

A . 物体重力势能的改变量相等 B . 弹簧的弹性势能改变量相等 C . 摩擦力对物体做的功相等 D . 弹簧弹力对物体做的功相等
如图所示的离心装置中,水平光滑轻杆固定在竖直光滑转轴的O点,小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上,弹簧左端固定于O点,右端连接A,套在转轴上的质量为m小球B通过轻绳与A相连,装置静止时。轻绳与整直方向的夹角为 ,现将装置由静止缓慢加速转动,当轻绳与竖直方向夹角增大到 时,转轴角速度 ,此时弹簧弹力大小等于装置静止时弹力大小,重力加速度为g,( )求:

  1. (1) 装置静止时,弹簧弹力的大小;
  2. (2) 环A的质量;
  3. (3) 上述过程中装置对A、B所做的总功W。
如图a,某实验小组利用力学传感器、刻度尺测量出了弹簧在A位置处的弹性势能和小球的质量。其具体操作如下:

①将小球从A位置由静止释放(小球与弹簧不粘连);

②利用压力传感器测量出小球经过B位置时的压力F;

③利用刻度尺测量半圆形轨道的轨道半径R;

④改变半圆形轨道的轨道半径R,再次从A位置由静止释放小球,重复步骤②和步骤③。不计所有摩擦,半圆形轨道与水平轨道接触良好,传感器置于半圆形轨道最低处,重力加速度g取10.0m/s2

  1. (1) 若通过图像法处理数据,实验小组应该做出压力F与(填“R”或“ ”)的图像。
  2. (2) 若实验小组作出的图像如图b所示,则小球的质量为kg,弹簧的弹性势能为J。(均保留2位有效数字)。
关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是(   )
A . 弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 B . 当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小 C . 在拉伸长度相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大 D . 当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大
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