弹性势能 知识点题库

如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接,导轨半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点.试求:

  1. (1) 弹簧开始时的弹性势能;

  2. (2) 物体从B点运动至C点克服阻力做的功;

  3. (3) 物体离开C点后落回水平面时的动能.

质量为m的物体,以 的加速度由静止竖直下落高度h,在此过程中下列说法中正确的是(   )

A . 物体的重力势能减少 B . 重力对物体做功mgh C . 物体的动能增加 D . 重力对物体做功

如图所示,足够长的固定木板的倾角为37°,劲度系数k=36N/m的轻质弹簧的一端固定在木板上的P点,图中A、P间距等于弹簧的自然长度,现将质量m=1kg的可视为质点的物块放在木板上,在外力作用下将弹簧压缩到某一位置B点后释放,已知木板PA段光滑,AQ段粗糙,物块与木板间的动摩擦因数μ= ,物块在B点释放后将向上运动,第一次到达A点时速度大小为v0=3 m/s.取重力加速度g=10m/s2

  1. (1) 求物块第一次向下运动到A点时的速度大小v1

  2. (2) 已知弹簧弹性势能表达式为EP= kx2(其中x为弹簧形变量),求物块第一次向下运动过程中的最大速度值v;

  3. (3) 求物块在A点上方运动的总时间t.

一水平放置的轻弹簧,一端固定,另一端与一小滑块接触,但不粘连;初始时滑块静止于水平气垫导轨上的O点,如图(a)所示.现利用此装置探究弹簧的弹性势能Ep与其被压缩时长度的改变量x的关系.先推动小滑块压缩弹簧,用米尺测出x的数值;然后将小滑块从静止释放.用计时器测出小滑块从O点运动至气垫导轨上另一固定点A所用时间t.多次改变x值及其对应的t值如下表所示.(表中的1/t值是根据t值计算得出的)

x(cm)

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

t(s)

3.33

2.20

1.60

1.32

1.08

l/t(s﹣1)

0.300

0.455

0.625

0.758

0.926

  1. (1)

    根据表中数据,在图(b)中的方格纸上做 ﹣x图线.

  2. (2) 回答下列问题:(不要求写出计算或推导过程)

    ①已知点(0,0)在 ﹣x图线上,从 ﹣x图线看, 与x是什么关系?

    ②从理论上分析,小滑块刚脱离弹簧时的动能Ek 是什么关系(不考虑摩擦力)?

    ③当弹簧长度该变量为x时,弹性势能Ep与相应Ek是什么关系?

    ④综合考虑以上分析,Ep与x是什么关系?

如图所示是蹦床运动员在空中表演的情景,在运动员从最低点开始反弹至即将与蹦床分离的过程中,下列说法中正确的是(   )


A . 蹦床对人的弹力增大 B . 弹性势能增大 C . 动能增大 D . 重力势能增大

如图所示,竖直光滑杆固定不动,套在杆上的弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处,滑块与弹簧不拴接.现由静止释放滑块,通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ek﹣h图象,其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线,其余为曲线,以地面为零势能面,取g=10m/s2 , 由图象可知(   )

A . 小滑块的质量为0.2kg B . 轻弹簧原长为0.1m C . 弹簧最大弹性势能为0.32J D . 小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.38J
斜面倾角37°,固定在水平面上.在斜面底端连接一轻弹簧,轻弹簧沿斜面向上放置,处于原长.将一个质量为2kg的铁块,轻放在弹簧末端,并由静止释放.已知铁块与斜面之间的动摩擦因数是0.5,铁块下滑8cm时速度变为0并保持静止,此时测出弹簧弹力为8N,求:

  1. (1) 此时弹簧储存的弹性势能:
  2. (2) 此时铁块受到的摩擦力.

如图所示,水平面右端放一大小可忽略的小物块,质量m=0.1kg,以v0=4m/s向左运动,运动至距出发点d=1m处将弹簧压缩至最短,反弹回到出发点时速度大小v1=2m/s.水平面与水平传送带理想连接,传送带长度L=3m,以v2=10m/s顺时针匀速转动.传送带右端与一竖直面内光滑圆轨道理想连接,圆轨道半径R=0.8m,物块进入轨道时触发闭合装置将圆轨道封闭.(g=10m/s2 , sin53°=0.8,cos53°=0.6))求:

  1. (1) 物体与水平面间的动摩擦因数μ1

  2. (2) 弹簧具有的最大弹性势能Ep

  3. (3) 要使物块进入竖直圆轨道后不脱离圆轨道,传送带与物体间的动摩擦因数μ2应满足的条件.

弹簧原长l0=0.15m,受拉力作用后弹簧逐渐伸长,当弹簧伸长到l1=0.2时,作用在弹簧上的力为400N,问:

  1. (1) 弹簧的劲度系数k为多少?

  2. (2) 在该过程中弹力做了多少功?

  3. (3) 弹簧的弹性势能变化了多少?

如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球A和质量为 m的小球B通过轻质弹簧相连并处于静止状态,弹簧处于自由伸长状态;质量为m的小球C以初速度v0沿AB连线向右匀速运动,并与小球A发生弹性正碰.在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板(图中未画出),当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走,不计所有碰撞过程中的机械能损失,弹簧始终处于弹性限度以内,小球B与固定挡板的碰撞时间极短,碰后小球B的速度大小不变,但方向相反,则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是(  )

A . mv02 B . C . D .
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
某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

  1. (1) 实验中涉及到下列操作步骤:

    ①把纸带向左拉直

    ②松手释放物块

    ③接通打点计时器电源

    ④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量

    上述步骤正确的操作顺序是(填入代表步骤的序号).

  2. (2) 图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m/s.比较两纸带可知,(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大.
如图所示,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于O点处。将小球拉至A处时,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,它运动到O点正下方B点速度为v,AB间的竖直高度差为h,则(   )

A . 由A到B过程合力对小球做的功等于mgh B . 由A到B过程小球的重力势能减少 C . 由A到B过程小球克服弹力做功为mgh D . 小球到达位置B时弹簧的弹性势能为
如图所示,一小球自A点由静止自由下落,到B点时与弹簧接触,到C点时弹簧被压缩到最短。若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由A→B→C的过程中,若仅以小球为系统,且取地面为参考面,则(   )

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A . 小球从A→B的过程中机械能守恒;小球从B→C的过程中只有重力和弹力做功,所以机械能也守恒 B . 小球在B点时动能最大 C . 小球减少的机械能,等于弹簧弹性势能的增量 D . 小球到达C点时,球和地球系统的重力势能和弹簧的弹性势能之和最大.
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(   )

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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
绍兴市S区奥体中心举行CH杯全国蹦床锦标赛。对于蹦床比赛时运动员的分析,忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是(   )

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A . 运动员在接触蹦床的下降阶段,蹦床的弹性势能先增大再减小 B . 运动员在接触蹦床的上升阶段,蹦床对运动员始终不做功 C . 运动员在接触蹦床的下降阶段,运动员的机械能一直减小 D . 运动员在接触蹦床的上升阶段,运动员的动能一直增加
如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连接着一轻弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去力F后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是(   )

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A . 弹簧的弹性势能逐渐减少 B . 物体的机械能不变 C . 弹簧的弹性势能先增加后减少 D . 弹簧的弹性势能先减少后增加
如图所示,放置于光滑水平桌面上的轻质弹簧,左端固定在竖直挡板上。现使一滑块沿桌面以某一向左的初速度滑向弹簧,在滑块接触到弹簧直到速度减为零的过程中(   )

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A . 弹簧的弹性势能越来越大,弹力也越来越小 B . 弹簧的弹性势能越来越小,弹力也越来越大 C . 弹簧的弹性势能越来越小,弹力也越来越小 D . 弹簧的弹性势能越来越大,弹力也越来越大
如图,固定光滑长斜面倾角为37°,下端有一固定挡板。两小物块A、B放在斜面上,质量均为m,用与斜面平行的轻弹簧连接。一跨过轻小定滑轮的轻绳左端与B相连,右端与水平地面上的电动玩具小车相连。系统静止时,滑轮左侧轻绳与斜面平行,右侧轻绳竖直,长度为L且绳中无弹力,当小车缓慢向右运动 距离时A恰好不离开挡板.已知重力加速度大小为g,sin37o=0.6,cos37o=0.8。下列说法正确的是(   )

A . 弹簧的劲度系数为 B . 当弹簧恢复原长时,物体B沿斜面向上移动了 C . 若小车从图示位置以 的速度向右匀速运动,小车位移大小为 时;轻绳对B做的功为 D . 当小车缓慢向右运动 距离时,若轻绳突然断开,则此时B的加速度为1.2g,方向沿斜面向下
探究弹性势能表达式的实验时,得到一根弹簧的弹力(F)—伸长量(x)图像如图乙所示,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。

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