探究弹性势能的表达式

1.(2018届凉州名校月考)如图所示,在光滑的水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,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F后,物体将向右运动,在物体向右运动过程中下列说法正确的是( )

A.弹簧的弹性势能逐渐减小 B.弹簧的弹性势能逐渐增大
C.弹簧的弹性势能先增大再减小 D.弹簧的弹性势能先减小再增大
【答案】D
【解析】当撤去F后,物体向右运动的过程中,弹簧先由压缩状态变到原长,再伸长,所以形变量先减小后增大,则弹簧的弹性势能先减小再增大.故D正确.
2.关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是( )
A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大
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.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
【答案】C
【解析】弹簧弹性势能的大小,除了跟劲度系数k有关外,还跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关.如果弹簧原来处在压缩状态,当它变长时,它的弹性势能应该先减小,在原长处它的弹性势能最小,所以A、B、D均不对.
3.一根弹簧的弹力—位移图线如图所示,那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中,弹力做的功和弹性势能的变化量为( )

A.3.6 J,-3.6 J B.-3.6 J,3.6 J
C.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 J
【答案】C
【解析】弹簧的劲度系数k==750 N/m,弹性势能的变化量ΔEp=kx-kx=-1.8 J,弹力做的功W=-ΔEp=1.8 J,C正确.
4.在探究弹簧弹性势能实验中:
(1)如图所示,弹簧的一端固定,原来处于自然长度.现对弹簧的另一端施加一个拉力缓慢拉伸弹簧,关于拉力或弹簧弹力做功与弹簧弹性势能变化的关系,以下说法中正确的是( )

A.拉力做正功,弹性势能增加
B.拉力做正功,弹性势能减少
C.弹簧弹力做负功,弹性势能增加
D.弹簧弹力做负功,弹性势能减少
(2)由于拉力是变力,拉力做功可以分割成一小段一小段处理,每一小段的弹力可以近似看成是恒力,再把每一小段的功相加求和,可得W总=F1Δl+F2Δl+F3Δl+…+FnΔl.某次实验中作出拉力F拉与弹簧伸长量x的图象如图所示,则在弹簧被拉长L的过程中拉力做功为_________.

【答案】(1)AC (2)FL
【解析】(1)拉力方向与运动方向相同,所以拉力做正功,弹簧被拉长,发生了弹性形变,具有了弹性势能,弹性势能增加,A正确;弹簧弹力的方向与作用点运动方向相反,做负功,弹性势能增加,C正确.