专项练习：机械能---弹性势能 ---2024-2025学年苏科版物理九年级上学期

物理题型专项练习：机械能---弹性势能 1．势能 （1）分类：常见的势能分为两种： 和 。 （2）重力势能： ①定义：在地球表面附近，物体由于 所具有的能，叫做重力势能。 ②影响因素：重力势能的大小只与物体的 和 有关。物体的质量越 ，位置越 ，它具有的重力势能越 。 （3）弹性势能 ①定义：物体由于发生 而具有的能，叫做弹性势能。 ②影响因素：弹性势能的大小只与物体的 和 有关。材料一定时，物体的弹性形变越 ，它具有的弹性势能就越 。 2．如图所示，站在跳板上的运动员用力向下压跳板，跳板向下弯曲，使跳板向下弯曲的力的施力物体是 ，弯曲的跳板具有 （选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”），它能将运动员弹起。 3．小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小F与形变量Δx的比值k恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知k1∶k2=1∶2，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为Δx1和Δx2，则Δx1∶Δx2= 。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能，此时弹簧1和2弹性势能分别为Ep1和Ep2，则Ep1∶Ep2= 。 4．下面的物体中，只具有动能的是 ；只有重力势能的是 ，只有弹性势能的是 既具有动能、又具有势能的是 （填序号）。 （1）停在地面上的汽车 （2）在空中飞行的飞机 （3）被起重机吊在空中静止的货物 （4）弹簧 （5）在水平铁轨上行驶的火车 （6）被拉长的橡皮筋 5．小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。 （1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生 的物体具有弹性势能； （2）小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻； （3）下表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 正比（选填“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 6．探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”，同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧压缩的长度、弹簧粗细、弹簧原长有关。 实验器材有：弹簧若干、木块一个、刻度尺一把、一个长木板（一侧光滑一侧粗糙）。 （1）探究“弹簧弹性势能的大小与弹簧压缩的长度是否有关”，将长木板水平放置（左侧光滑，右侧粗糙），取一根弹簧左端固定在墙上，把木块放在长木板上，三次用木块压缩弹簧然后释放，如图所示，用刻度尺测出木块在木板粗糙表面上滑动的距离。 ①实验中，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的； ②分析信息可得结论： ； ③木板左侧光滑的目的是： ； （2）在探究“弹簧弹性势能的大小与弹簧原长是否有关”，选三根粗细相同、长度不同的弹簧，用木块将弹簧都压缩到同一位置M点释放，用刻度尺测出木块在木板粗糙表面上滑动的距离，实验操作存在问题是： 。 7．小明在玩蹦床时发现：人将蹦床压得越深，被弹起的高度越大。当人压蹦床的深度越来越大时，人被弹起的高度会明显快速增加。由此，小明猜想：物体弹性形变量大时，弹性势能快速增加。为此他准备了一根原长为10cm的轻质弹簧、刻度尺、小球、光滑的柱形玻璃管轨道等器材进行探究。探究过程如下： (1)如图所示安装器材，小明将弹簧下端固定于玻璃管轨道底部，上端直接放置小球。小球静止时，弹簧上端对应刻度尺9cm的刻度线处，此时弹簧的形变量为 cm； (2)确保轨道位置不变，下压小球，使弹簧被压缩至8cm刻度处，松手后小球被压缩的弹簧弹起，利用手机视频功能录制该过程，通过视频慢放，找到小球弹起的最高点。研究上升过程，忽略空气阻力，小球的动能 （选填“一直增大”、“一直减小”或“先增大后减小”），到达最高点时，弹簧的弹性势能全部转化为该小球的重力势能，因此，可以通过测量小球 来表示弹簧被压缩的弹性势能； (3)继续下压小球，增加弹簧的弹性形变，其弹性势能将 。弹簧下压的位置与对应的小球上升的最高点位置关系记录在表中： 下压位置/cm 8 7 6 5 4 最高点位置/cm 10 14 17.5 22 ①当弹簧被下压至8cm刻度线处时，小球被弹起的高度为 cm。当弹簧被下压至7cm刻度线处时，小球弹起的最高点位置对应刻度为 cm； ②若小球质量为20g，则根据“能的定义”可知，弹簧被压至4cm刻度线处时，弹簧的弹性势能为 J。 8．下列几个物体中，不具有弹性势能的是（   ） A．跳水的跳板 B．拉开的弓 C．手压着的弹簧 D．飞流直下的瀑布 9．关于势能的说法正确的是（　　） A．势能包含重力势能，不包含弹性势能 B．受重力作用的物体由于被举高而能做功，不具有重力势能 C．橡皮筋被拉长，产生弹力能够做功，不具有弹性势能 D．物体重力势能的大小与与物体的质量及物体被举高的高度有关 10．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫块，楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，弹簧原来在平衡位置。在车厢相互撞击时与力的作用下，下列说法正确的是（　　） A．弹簧1与弹簧2都被压缩，弹簧的弹性势能减小 B．弹簧1被压缩，弹簧2被拉长，两弹簧的弹性势能都增大 C．工作过程中，弹簧的弹性势能的增加是通过做功实现的 D．垫块的动能全部转化成弹簧的弹性势能 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 8 9 10 答案 D D C 1． 重力势能 弹性势能 受到重力并处在一定高度时 质量 位置 大 高 大 弹性形变 弹性形变大小 材料 大 大 【详解】（1）[1][2]常见的势能有重力势能和弹性势能。 （2）[3]根据重力势能的定义可知，在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。 [4][5][6][7][8]影响物体重力势能的因素有质量与位置，物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。 （3）[9]弹性势能的定义为，物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 [10][11][12][13]弹性势能的影响因素有物体的弹性形变大小和材料，材料一定时，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 2． 运动员 弹性势能 【解析】【小题1】[1]跳水运动员站在跳板上，对跳板产生压力，使跳板弯曲，说明力能改变物体的形状，这个力的施力物体是跳水运动员。 [2]被跳水运动员压弯了的跳板发生了弹性形变，产生了弹力，具有弹性势能。 3． 2∶1 2∶1 【详解】[1]当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧受到的拉力等于物体的重力G，由得 [2]依题意得 4． （5） （3） （6） （2） 【详解】物体由于运动所具有的能叫做动能；物体由于被举高而具有的能量，叫重力势能；物体由于发生弹性形变所具有的能叫弹性势能。 （1）停在地面上的汽车只具有动能 ； （2）在空中飞行的飞机 既具有动能、又具有势能； （3）被起重机吊在空中静止的货物只有重力势能 ； （4）弹簧不确定具有什么形式的能； （5）在水平铁轨上行驶的火车只具有动能； （6）被拉长的橡皮筋只有弹性势能； [1]只具有动能的是（5）。 [2]只有重力势能的是（3）。 [3]只有弹性势能的是（6）。 [4]既具有动能、又具有势能的是 （2）。 5． 弹性形变 t1 不成 37.50 【详解】（1）[1]根据题意可知，压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能。 （2）[2]小球离开弹簧后，可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球的机械能转化为内能；所以在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在t1时刻。 （3）[3]由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为2.00cm时，压缩量变为2倍。而反映弹簧弹性势能大小的小球的高度是从1.50cm变成了6.00cm，是原来的4倍，所以弹簧的弹性势能E与压缩量x不成正比。 [4]由数据分析可知，弹簧的弹性势能E与压缩量x的平方成正比，表格中第5次实验中压缩量由1.00cm变为5.00cm，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的25倍，所以小球上升的高度应为 6． 木块在木板粗糙的表面上移动的距离 见解析 消除摩擦生热带来的能量损耗，减少实验误差 没有控制弹簧压缩的长度相同 【详解】（1）[1]①弹性势能大小最终转化为木块在粗糙表面上移动距离，弹性势能越大，木块运动越远，所以弹簧弹性势能大小是通过木块在木板粗糙的表面上移动的距离来间接反映的。 [2]②弹簧压缩量越多，木块运动越远，说明了：当弹簧不变时，弹簧弹性势能的大小与弹簧压缩的长度有关。 [3]③若左侧木板不光滑，那么弹簧压缩量越多的实验中，木块到达右侧粗糙平面时所经历左侧的路程就越远，消耗的能量就越多，增加了变量，不符合控制变量法。 （2）[4]长度不同的弹簧，压缩到同一位置时，压缩的长度不同，不符合控制变量法。 7．(1)1 (2) 先增大后减小 升高的距离 (3) 增大 2 11.5 0.036 【详解】（1）原长为10cm的轻质弹簧，小球静止时，弹簧上端对应刻度尺9cm的刻度线处，此时弹簧的形变量为 10cm-9cm=1cm （2）[1][2]9cm处的弹力等于重力，压缩到8cm刻度处，弹力大于重力，向上加速，到9cm刻度后弹力小于重力，向上减速运动，故速度先增大后减小，动能先增大后减小；到达最高点时，弹簧的弹性势能全部转化为该小球的重力势能，因此，可以通过测量小球升高的距离可以计算弹簧对小球的做功的多少，用来表示弹簧被压缩的弹性势能。 （3）[1]弹性势能与弹性形变的大小有关，增加弹簧的弹性形变，弹性势能变大。 [2][3]当弹簧被下压至8cm刻度线处时，压缩了2cm；小球被弹起的高度为 10cm-8cm=2cm 当弹簧被下压至6cm刻度线处时，压缩了4cm；小球被弹起的高度为 14cm-6cm=8cm 当弹簧被下压至5cm刻度线处时，压缩了5cm；小球被弹起的高度为 17.5cm-5cm=12.5cm 当弹簧被下压至4cm刻度线处时，压缩了6cm；小球被弹起的高度为 22cm-4cm=18cm 从10cm刻度向下压缩多少，小球从原位置向上弹力压缩量平方的一半，故当弹簧被下压至7cm刻度线处时，压缩了3cm；小球被弹起的高度为 小球弹起的最高点位置对应刻度为 7cm+4.5cm=11.5cm [4]弹性势能等于克服重力做功，弹簧被压至4cm刻度线处时，弹簧的弹性势能 W=Gh=mgh=0.020kg×10N/kg×0.18m=0.036J 8．D 【详解】A．跳板被压弯，发生了弹性形变（固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状），具有弹性势能，故A不合题意； B．拉开的弓，发生了弹性形变，具有弹性势能，故B不合题意； C．手压着的弹簧，发生了弹性形变，具有弹性势能，故C不合题意； D．瀑布就是从高处流下来的水，具有动能和重力势能，没有发生弹性形变，所以不具有弹性势能，故D符合题意。 故选D。 9．D 【详解】A．势能包含重力势能，也包含弹性势能，故A错误； B．受重力作用的物体由于被举高而能够对外做功，具有重力势能，故B错误； C．橡皮筋被拉长，产生弹力能够做功，由于发生了弹性形变而具有弹性势能，故C错误； D．物体重力势能的大小与与物体的质量及物体被举高的高度有关，质量越大，高度越大，重力势能越大，故D正确。 故选D。 10．C 【详解】AB．在车厢相互撞击时F1与F2力的作用下，两弹簧均被压缩，两弹簧的形变程度增大，弹性势能增大，故AB错误； C．在车厢相互撞击时，弹簧受到力的作用，弹簧的弹性势能的增加是通过做功实现的，故C正确； D．已知楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，因此垫块会克服摩擦做功，有部分机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$