5 примеров вопросов о потенциальной энергии
Гравитационная потенциальная энергия
1. Для вертикального подъема объекта массой 50 кг требуется 4.900 Джоулей энергии. Объект поднимется на высоту … (g = 9,8 м/ с² )
A. 0,1 м
B. 10 м
C. 98 м
D. 245 м
Э. 960 м
Обсуждение
Известно, что:
Изменение потенциальной энергии (ΔEP) = 4900 Джоулей
Масса объекта (m) = 50 кг
Ускорение свободного падения (g) = 9,8 м/ с²
Требуется: объект поднимется на высоту (Δh).
Джаваб:
ΔEP = мг Δh
4900 = (50)(9,8) Δh
Δh = 10 метров
Правильный ответ — B.
Потенциальная энергия пружины
2. На следующем графике показана зависимость силы F от длины пружины (увеличение длины). Если пружина деформирована на 8 см, то потенциальная энергия пружины равна...
А. 1,6 × 10-5 Джоуль
Б. 6,4 × 10⁻⁴ Джоулей
С. 8 Джоулей
D. 16 Джоуль
Е. 128 Джоулей
Обсуждение
Известно, что:
Сила (F) = 2 Ньютонов
Увеличение длины (x) = 1 см = 1/100 метра = 0,01 метра
Прогиб пружины = 8 см = 8/100 метров = 0,08 метра
Вопрос: Потенциальная энергия пружины
Джаваб:
Используйте данные на графике для расчета постоянной пружины.
Потенциальная энергия пружины:
∆ EP = 1/2 kx 2
∆EP = 1/2 (200 Н/м)(0,08 м) 2
∆EP = (100 Н/м)(0,0064 м 2 )
∆ЭП = 0,64 Нм
3. Среди следующих состояний объектов:
(1) Растянутая резина для рогатки
(2) Отклоненный маятник
(3) Нагретый железо
Объекты, обладающие потенциальной энергией, нумеруются...
А. (1)
Б. (1) и (2)
С. (2)
Д. (2) и (3)
Э. (3)
Обсуждение
(1) Растянутая резина для рогатки
При растяжении резина рогатки обладает потенциальной энергией упругости.
(2) Отклоненный маятник
При отклонении маятника он приобретает гравитационную потенциальную энергию.
Правильный ответ — B.
4. В таблице ниже приведены результаты эксперимента с пружиной, на один конец которой наложен груз. F обозначает вес груза, а ∆L — увеличение длины. Рассчитайте работу, необходимую для растяжения пружины на 10 см.
А. 2,0 Джоуля
Б. 2,5 Джоулей
С. 5,0 Джоулей
D. 7,6 Джоуль
Е. 10 джоулей
Обсуждение
Известно, что:
Увеличение длины пружины (∆L) = 10 см = 0,1 метра
Вопрос: Приложите усилие, чтобы растянуть пружину на 10 см.
Джаваб:
Используйте данные из таблицы для расчета постоянной пружины:
k = F / ∆x = 20 Н / 0,04 м = 500 Н/м
k = F / ∆x = 30 Н / 0,06 м = 500 Н/м
k = F / ∆x = 40 Н / 0,08 м = 500 Н/м
Коэффициент жесткости пружины составляет 500 Н/м.
Усилие, необходимое для растяжения пружины на 10 см, составляет:
W = 1/2 k ∆L 2 = 1/2 (500 Н/м)(0,1 м) 2 = (250 Н/м)(0,01 м 2 ) = 2,5 Ньютон-метра = 2,5 Джоуля.
Правильный ответ — B.
5. График (Fx) показывает зависимость силы от увеличения длины пружины. Величина потенциальной энергии пружины, рассчитанная на основе приведенного выше графика, равна…
А. 20 джоулей
В. 16 джоуля
С. 3,2 джоулей
Д. 1,6 джоулей
Е. 1,2 джоулей
Обсуждение
Известно, что :
F = 40 Ньютон
Δ x = 0,08 метра
Вопрос : Потенциальная энергия пружины?
Отвечать :
Постоянная пружины:
k = F / Δ x
Потенциальная энергия пружины:
EP = ½ k Δ x 2 = ½ (F/ Δ x) Δ x 2 = ½ F Δ x
ЭП = ½ (40)(0,08) = (20)(0,08) = 1,6 Джоуля
Правильный ответ — D.
Источник вопроса:
Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.
