题目内容

【题目】如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直放置、半径为R的光滑圆环顶点P,另一端连接一套在圆环上且质量为m的小球,开始时小球位于A点,此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°,之后小球由静止沿圆环下滑,小球运动到最低点B时速率为v,此时小球与圆环之间压力恰好为零.下列分析正确的是(  )

A. 小球过B点时,弹簧的弹力大小为mg+

B. 小球过B点时,弹簧的弹力大小为k(2R﹣R)

C. AB的过程中,重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能

D. AB的过程中,重力对小球做的功等于小球克服弹簧弹力做的功

【答案】ABC

【解析】

A项,小球经过最低B点时速度为v,小球与圆环之间压力恰好为零,根据牛顿第二定律可得所以A

B项,小球位于A点时,弹簧处于原长,小球通过B点时,弹簧伸长量为2R﹣R ,则弹簧弹力大小为k(2R﹣R),故B项正确。

C项,从AB过程中,弹簧的弹性势能和小球的动能增加了,所以重力势能转化为弹簧的弹性势能和小球的动能,故C项正确

D项,从AB过程中,重力做正功,弹簧对小球做负功,小球的动能变大了,根据动能定理,重力做的功减去弹簧对小球做的功等于小球动能的增加量,故重力对小球做的功大于小球克服弹簧弹力做的功,故D项错误。

故选ABC

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