题目内容
【题目】如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为、套在粗糙竖直固定杆处的圆环相连,弹簧水平且处于原长.圆环从处由静止开始下滑,经过处的速度最大,到达处的速度为零, ,此为过程Ⅰ;若圆环在处获得一竖直向上的速度,则恰好能回到处,此为过程Ⅱ.已知弹簧始终在弹性范围内,重力加速度为,则圆环( )
A. 过程Ⅰ中,加速度一直减小
B. Ⅱ过程中,克服摩擦力做的功为
C. 在C处,弹簧的弹性势能为
D. 过程Ⅰ、过程Ⅱ中克服摩擦力做功相同
【答案】D
【解析】圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,则经过B处的加速度为零,到达C处的速度为零,所以圆环先做加速运动,再做减速运动,所以加速度先减小,后增大,故A错误;在过程Ⅰ、过程Ⅱ中,圆环经过同一位置所受的摩擦力大小相等,则知在两个过程中,克服摩擦力做功相同,设为Wf.研究过程Ⅰ,运用动能定理列式得: mgh-Wf-W弹=0
研究过程Ⅱ,运用动能定理列式得:-mgh′-Wf+W弹=0-mv2.联立解得:克服摩擦力做的功为:Wf=mv2,W弹=mgh-mv2,所以在C处,弹簧的弹性势能为 Ep=W弹=mgh-mv2,故BC错误,D正确.故选D.
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