放暑假了,同学们应该怎样度过这个暑假呢?高中阶段是我们一生中学习的“黄金时期”。暑假这一个月的时间对同学们尤其重要。下文为大家准备了高一物理暑假作业。
一、选择题(本题共6道小题)
1.关于重力势能,下列说法中正确的
A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定
B.物体与零势能面的距离越大,它的重力势能也越大
C.一个物体的重力势能从-5 J变化到-3 J,重力势能减少了
D.重力势能的变化量与零势能面的选取无关
2.物体运动过程中,重力对其做功500J,则物体的( )
A.动能一定增加500J B.动能一定减少500J
C.重力势能一定增加500J D.重力势能一定减少500J
3.桌面高为h1,质量为m的小球从高出桌面h2的A点从静止开始下落到地面上的B点,以桌面为参考面,在此过程中小球重力做功和小球在桌面处的机械能分别为()
A、mg(h1+h2)
B、mgh2,mgh2
C、mgh2,mg(h1+h2)
D、mg(h1+h2),mg(h1+h2)
4.下列关于重力势能的说法中正确的是( )
A.重力势能的大小只由重物本身决定
B.重力势能恒大于零
C.当物体放在地面上,它具有的重力势能一定为零
D.重力势能是相对于零势能面而言的,因此重力势能具有相对性
5.如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连.弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出).物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零.重力加速度为g. 则上述过程中()
A. 物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W﹣μmga
B. 物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W﹣μmga
C. 经O点时,物块的动能小于W﹣μmga
D. 物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能
6.如图所示,将一轻弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端,弹簧处于自然状态时上端位于A点。质量为m的物体从斜面上的B点由静止下滑,与弹簧发生相互作用后,最终停在斜面上。则下列说法正确的是 ( )
A.物体最终将停在A点
B.物体第一次反弹后不可能到达B点
C.整个过程中重力势能的减少量大于物体克服摩擦力做的功
D.整个过程中物体在A点的动能最大
二、实验题(本题共2道小题)
7.一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为g
(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为 ;
(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量x/cm 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 小球飞行水平距离s/×102cm 2.01 3.00 4.01[ 4.98 6.01 6.99 结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为 ;
(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为 。
8.某同学想研究弹簧的弹性势能Ep和弹簧形变量x间的函数关系。设想用水平力缓慢地将弹簧从原长拉伸x,该过程拉力做的功W等于弹性势能的增加,即Ep。根据本实验所得,弹力F和弹簧伸长x的关系为F=kx。拉力的平均值为kx,所以W=kx2。他猜想弹性势能的表达式应该就是Ep=kx2。他找到一根弹簧、一个木板、一个重G=5.0N的长方体形金属块,设计了一个实验,利用一把毫米刻度尺来验证这个结论。步骤是:
(1)将金属块悬挂在该弹簧下方,静止时测得弹簧的伸长量为1.00cm,由此得出该弹簧在受到单位作用力时的伸长量,即F=kx式中的比例系数k为________N/m;
(2)将金属块放在长木板上,调节长木板的倾角,当金属块刚好能匀速下滑时测出斜面的高度为10.00cm,底边长为40.00cm,由此测得金属块和长木板间的动摩擦因数μ=______。
(3)如图将木板固定在地面上,金属块放置于木板上。弹簧一端固定在竖直墙上,另一端与金属块接触,用手向左压金属块使弹簧压缩一定长度后由静止释放,滑块脱离弹簧后,又沿长木板滑行一段距离而停下。测出每次弹簧的压缩量x和金属块脱离弹簧后在长木板上滑行的距离s,将对应的数据填写在下面的表格中。
X/cm 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 S/cm 3.00 6.02 10.05 14.96 20.97 28.05 为验证结果是否符合猜想Ep=kx2,则应该根据以上数据作出得图像为( )
A:图像 B:图像
C:图像 D:图像
在右图的坐标系中作出你所选择的的图像,请注明横纵坐标所代表的物理量及单位,并注明你所选的标度,由图可得到Ep和x2间的关系式为 则该同学的猜想是 (填“正确”或者“错误”)的。
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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