题目内容

15.如图所示,质量为m的物体A静止在地面上,其上表面竖直连接着一根长L、劲度系数为k的轻弹簧,现用手拉着弹簧上端P将物体缓慢提高h,则物体的重力势能增加了mgh,人对弹簧拉力所做的功大于物体克服重力所做的功(填“大于”“小于”或“等于”).若弹簧的上端P点升高了H,物体恰已离开地面,则物体的重力势能增加了mg(H-$\frac{mg}{k}$);人对弹簧拉力所做的功小于mgH(填“大于”“小于”或“等于”).

分析 重力势能的变化量等于负的重力所做的功,物体缓缓提高说明速度不变,拉力F做的功等于物体重力势能的变化量与弹簧弹性势能增加量之和.

解答 解:物体缓慢提高h的过程中,重力势能的增加量等于克服重力所做的功,即:△EP=-WG=mgh.
根据功能关系可知,人对弹簧拉力所做的功等于物体的重力势能和弹性势能增加量之和,所以人做的功大于mgh.
若弹簧的上端P点升高了H,物体恰已离开地面,则物体上升的高度为 H-$\frac{mg}{k}$,重力势能增加了mg(H-$\frac{mg}{k}$);由于人对弹簧拉力开始时小于mg,拉力的平均值小于mg,所以人所做的功小于mgH.
故答案为:mgh,大于,mg(H-$\frac{mg}{k}$),小于.

点评 解决本题的关键要掌握重力势能的变化量与重力做功的关系,明确能量是如何转化的,要注意物体缓慢上升时认为动能不变.

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