如图甲所示,轻弹簧竖直固定在水平面上处于自由状态,一质量为m=0.2kg的小球,从弹簧上端某高度处自由下落,从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中(弹簧在弹性限度内),其速度u和

时间:2024-04-30 22:54:15 5A范文网 浏览: 平时作业 我要投稿

问题描述:

如图甲所示,轻弹簧竖直固定在水平面上处于自由状态,一质量为m=0.2kg的小球,从弹簧上端某高度处自由下落,从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中(弹簧在弹性限度内),其速度u和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示,其中A为曲线的最高点,小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计,取g=10m/s2,则(  )
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A. 当△x=0.1m时,小球处于失重状态

B. 小球在最低点时的加速度大于10m/s2

C. 从接触弹簧到压缩至最短的过程中,小球的机械能守恒

D. 小球从速度最大到压缩至最短,弹簧弹性势能增加量为3.621J



最佳答案

A、由小球的速度图象知,开始小球的速度增大,小球的重力大于弹簧对它的弹力,当△x为0.1m时,小球的速度最大,然后速度减小,说明重力小于弹力,当△x=0.1m时,小球的重力等于弹簧对它的弹力,合力为零,小球的加速度为零,小球处于平衡状态,故A错误;
B、当△x=0.1m时,小球的重力等于弹簧对它的弹力,合力为零,根据对称性可知在压缩0.1m时,弹簧的弹力将增大mg,由于最终的压缩量大于0.2m,故弹簧的弹力大于2mg,故加速度小球在最低点时的加速度大于10m/s2,故B正确;
C、从接触弹簧到压缩至最短的过程中,弹簧的弹力对小球做负功,故小球的机械能不守恒,故C错误;
D、小球从速度最大到压缩至最短,弹簧弹性势能增加量为△Ep=

1
2
mv2+mgh=
1
2
×0.2×5.12+0.2×10×0.512J=3.621J,故D正确
故选:BD

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