题目内容

如图7-6-7,小球自高h处以初速度v0竖直下抛,正好落在弹簧上,把弹簧压缩后又被弹起.弹簧质量不计,空气阻力不计,则下列说法中正确的是(  )

图7-6-7
A.小球落到弹簧上后立即做减速运动,动能不断减少,但动能与弹性势能总和保持不变
B.在碰到弹簧后的下落过程中,系统的弹性势能与重力势能之和先变小后变大
C.在碰到弹簧后的下落过程中,重力势能与动能之和一直减小
D.小球被弹起后,最高点仍在原出发点
BC
选小球、弹簧和地球三者组成的系统为研究对象,由于空气阻力不计,只有重力和弹簧弹力做功,机械能守恒,动能与势能(重力势能、弹性势能)相互转化,其总量保持不变.
小球以一定的速度碰到弹簧后,将弹簧压缩.由于弹力随形变量的增大而增大,因此开始时弹力小于重力,合力方向向下,小球继续加速向下运动(选项A错误),动能增加,重力势能减少,弹性势能增加,但重力势能与弹性势能之和将随动能的增加而减少.当小球运动到弹力大小与重力大小相等时,加速度为零,速度及相应的动能达到最大值,小球继续向下运动时,弹力大于重力,合力方向向上,小球做减速运动,动能减少,弹性势能继续增加,重力势能继续减少,但重力势能与弹性势能之和将随动能的减少而增加.当小球到达最低点时,小球的速度为零,动能为零,重力势能与弹性势能之和达到最大值,故在小球碰到弹簧后的下落过程中,重力势能与弹性势能之和经历了一个先变小后变大的过程,选项B正确.小球接触弹簧后,因弹簧不断被压缩,弹性势能不断增加,故重力势能与动能之和一直减小(因动能、重力势能与弹性势能之和保持总量不变),选项C正确.小球从最低点反弹后,动能、重力势能和弹性势能经历了相反的变化过程,最后小球离开弹簧回到出发点时,由机械能守恒定律知道,小球还有一个大小为v0、方向向上的速度,从而继续上升(竖直上抛)至最高点.选项D错误.
练习册系列答案
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(20分)
如图15所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨间距都是,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道,两轨道间距也均为,且的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。轨道的端、端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架,能使导轨系统位置固定。将一质量为的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端位置,金属杆在与水平成角斜向上的恒力作用下沿导轨运动,运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端位置时其速度大小。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力,以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。
(1)已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为,求金属杆所受恒力F的大小;
(2)金属杆运动到位置时撤去恒力F,金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道,又在对接狭缝处无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道的内侧,求金属杆运动到半圆轨道的最高位置时,它对轨道作用力的大小;
(3)若上层水平导轨足够长,其右端连接的定值电阻阻值为,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高位置处,无碰撞地水平进入上层导轨后,能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离。


 

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