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2016年高一物理暑假作业《重力势能、弹性势能》

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2016-07-19

三、计算题(本题共3道小题) 9.质量为50kg的运动员,在一座高桥上做“蹦极”运动。他所用的弹性绳自由长度L=12m,假设弹性绳中的弹力与弹性绳的伸长之间的关系遵循胡克定律,在整个运动中弹性绳不超过弹性限度。运动员从桥面下落,能到达距桥面H=40m的最低点D 处,运动员下落速率v跟下落距离S 的关系如图所示,运动员在C 点时的速度最大。空气阻力不计,g取10m/s2,求:

(1)弹性绳的劲度系数;

(2)运动员到达D点时,弹性绳的弹性势能;

(3)运动员到达D点时的加速度。

10.一水平放置的轻弹簧,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与期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;然后将小滑块从天静止释放。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所用的时间t。多次改变x,测得的x值及其对应的t值如下表所示。(表中的l/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 1/t(s-1) 0.300 0.455 0.625 0.758 0.926 (1)根据表中数据,在图(b)中的方格纸上作图线。

(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(1/t)-x图线上,从(1/t)-x图线看,1/t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与1/t是什么关系(不考虑摩擦力)

③当弹簧长度改变量为x时,弹性势能Ep与相应的Ek是什么关系?

④综合考虑以上分析,Ep与x是什么关系?

11.如图所示,轻质弹簧的一端与墙相连,质量为2kg的滑块以5m/s的速度沿光滑平面运动并压缩弹簧,求:

(1)弹簧在被压缩过程中最大弹性势能,

(2)当弹簧的弹性势能为最大弹性势能的一半时,木块速度的大小。

试卷答案

1.D

2.D

3.解:小球下落的始末位置的高度差为:h1+h2,故重力做功为:W=mg(h1+h2)

小球下落过程中机械能守恒,则知小球在桌面处的机械能等于刚开始下落时的机械能,为E=mgh2;

故选:A.

4.D

5.解:A、如果没有摩擦力,则O点应该在AB中间,由于有摩擦力,物体从A到B过程中机械能损失,故无法到达没有摩擦力情况下的B点,也即O点靠近B点.故OA,此过程物体克服摩擦力做功大于,所以物块在A点时,弹簧的弹性势能小于,故A错误;

B、由A分析得物块从开始运动到最终停在B点,路程大于a+=,故整个过程物体克服阻力做功大于,故物块在B点时,弹簧的弹性势能小于,故B正确;

C、从O点开始到再次到达O点,物体路程大于a,故由动能定理得,物块的动能小于W﹣μmga,故C正确;

D、物块动能最大时,弹力等于摩擦力,而在B点弹力与摩擦力的大小关系未知,故物块动能最大时弹簧伸长量与物块在B点时弹簧伸长量大小未知,故此两位置弹性势能大小关系不好判断,故D错误.

故选:BC.

6.BC

7.(1)(2分) (2)(2分) (3)(2分)

8.(1)。

(2)金属块刚好能沿斜面匀速下滑,则有mgsinθ=μmgcosθ,即得金属块和长木板间的动摩擦因数μ=tanθ=h/L=0.25。

(3)D, 图略, 根据图线求得Ep和x2间的关系式为Ep=250x2,该同学的猜想是正确的

10.(1) (1/t)-x图线如图

(2)①1/t与x成正比       ②Ek与(1/t)2成正比     ③Ep=Ek     ④Ep与x2成正比

11.(1)25J       (2)

(1)由木块和弹簧组成的系统机械能守恒知,弹簧的最大弹性势能等于木块的初动能,

为:;

(2)根据能量的转化与守恒:

代入数据得:。

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