题目内容

如图所示,周定的光滑倾斜杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连,弹簧的下端固定在水平地面上的A点,开始弹簧竖直并且长度恰好为原长h.现让圆环由静止沿杆滑下,滑到杆的底端(未触及地面)时速度恰好为零,已知当地的重力加速度大小为g.则在圆环下滑的整个过程中
A.圆环、弹簧和地球组成的系统机械能不守恒
B.弹簧的弹性势能先增大后减小
C.弹簧的弹性势能增大了mgh
D.弹簧的最大压缩量小于其最大伸长量
CD

试题分析:圆环沿杆滑下,滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功,即环的重力和弹簧的拉力;所以圆环的机械能不守恒,如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象,则系统的机械能守恒,故A选项错误;弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化,由图知弹簧先缩短后再伸长,故弹簧的弹性势能先增大再减小,最后增大才对.故B选项错误;根据系统的机械能守恒,圆环的机械能减少了mgh,那么弹簧的机械能即弹性势能增大mgh,故C选项正确;由图可知,弹簧的最大压缩量在弹簧与杆垂直的时刻,此时的系统具有的能量为圆环的动能、势能和弹簧的弹性势能,当圆环速度减为零时,到达最底端,此时圆环的动能和势能都为零,系统所有的机械能全部转化成了弹簧的弹性势能,此时的弹簧处于伸长状态,所以弹簧的最大伸长量要大于最大压缩量,故D正确.
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