题目内容
【题目】如图所示,斜面体固定不动,一轻质弹簧沿光滑斜面放置,下端固定在斜面底部挡板上.分两次将质量为m1、m2(m2>m1)的两物块从斜面上不同位置静止释放,两次运动中弹簧的最大压缩量相同(弹簧始终在弹性限度范围内).物块从开始释放到速度第一次减为零的过程,则( )
A.m1开始释放的高度高
B.m1的重力势能变化量大
C.m2的最大速度小
D.m2的最大加速度小
【答案】A,D
【解析】解:A、对任一物体,设物体的质量为m,物体从开始释放到速度第一次减为零下降的高度为h.取最低点所在水平面为参考平面.根据物体与弹簧组成的系统机械能守恒得:mgh=Ep,
据题,两次弹簧的最大弹性势能Ep相同,m2>m1,则有h1>h2.即m1开始释放的高度高,A符合题意.
B、物体从开始释放到速度第一次减为零的过程,物体的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能,则两个物体重力势能变化量相等,B不符合题意.
C、物块的速度最大时,合力为零,则有 kx=mgsinα,因为m2>m1,所以x2>x1.
设弹簧的最大压缩量为xm.物块刚下滑时离弹簧的距离为L.从开始到最低点的过程,根据能量守恒定律得:
Ep=mgsinα(xm+L),由题知,xm、Ep相等,m2>m1,则 L2<L1.
从开始到速度最大的过程,由能量守恒得:mgsinα(L+x)= + kx2,又 x= ,解得:vm= ,由于m2>m1,L2<L1,可知不能判断最大速度的大小.C不符合题意.
D、两次运动中弹簧的最大压缩量相同,弹簧的最大弹力相同,设为F,由牛顿第二定律得 F﹣mgsinα=ma,得最大加速度为 a= ﹣gsinα,由于m2>m1,所以m2的最大加速度小于m1的最大加速度,D符合题意.
故答案为:AD
首先,明确两次变化过程中,弹簧最大弹性势能相同。根据机械能守恒定律,列式求解。