题目内容

3.如图所示,一小球自A点由静止自由下落,到B点时与弹簧接触,到C点时弹簧被压缩到最短.若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由A→B→C的过程中(  )
A.从A→B→C的过程中小球机械能守恒
B.小球在B点时动能最大,球和弹簧系统机械能守恒
C.从B→C小球的机械能一直减小,弹簧弹性势能不断增加,C点小球的加速度大小a=g
D.小球到达C点时动能为零,重力势能最小,弹簧的弹性势能最大

分析 开始小球做自由落体运动,小球从B点接触弹簧,弹力逐渐增大,开始小于重力,到BC间某位置等于重力,后大于重力,因此,小球从B到C过程中先做加速运动,后做减速运动,到C点速度减为零,弹簧压缩到最短,因此明确了整个过程中小球的运动情况,根据功能关系可正确解答本题.

解答 解:A、在A到B的过程中,小球只受重力,故小球机械能能守恒,从B到C的过程有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,该“系统”指的是小球和弹簧组成的系统,小球的机械能不守恒.故A错误.
B、小球刚接触弹簧时即处于B点时,重力先大于弹力,加速度方向向下,向下加速,加速度逐渐减小,当重力与弹簧弹力相等时,速度最大,故B点动能不是最大,B错误;
C、C点时小球速度为零,动能最小,弹簧压缩量最大,根据运动的对称性可知,小球在弹簧上的平衡位置到C点的距离一定大于平衡位置到B点的距离,所以小球在C点的加速度的大小一定大于g.故C错误.
D、C点时小球速度为零,动能最小,弹簧压缩量最大,弹性势能最大.故D正确.
故选:D.

点评 本题关键是明确小球的运动情况和整个过程中能量的转化情况,特别是小球从B到C的过程,先做加速度不断减小的加速运动,后做加速度不断增加的减速运动.

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