题目内容
【题目】如图所示,将质量均为m厚度不计的两物块A、B用轻质弹簧相连接.第一次用手拿着A、B两物块,使得弹簧竖直并处于原长状态,此时物块B离地面的距离为H,然后由静止同时释放A、B,B物块着地后速度立即变为零.第二次只用手托着B物块于H高处,A在弹簧弹力和重力作用下处于静止,将弹簧锁定,此时弹簧的弹性势能为EP,然后由静止释放A、B,B物块着地后速度立即变为零,同时弹簧锁定解除,在随后的过程中B物块恰能离开地面但不继续上升.则( )
A. 第一次释放A、B后,A上升至弹簧恢复原长时的速度v1=
B. 第一次释放A、B后,B刚要离地时A的速度v2=
C. 第二次释放A、B,在弹簧锁定解除后到B物块恰要离开地面过程中A物块机械能守恒
D. 第二次释放A、B,在弹簧锁定解除后到B物块恰要离开地面过程中A物块先处超重后处失重状态
【答案】ABD
【解析】
(1)第一次释放AB后,A、B一起做自由落体运动,下落的过程中,弹簧处于原长状态。根据自由落体运动规律,落地前一瞬间,A、B速度均为。落地后,B的速度立刻减为零保持静止,A和弹簧组成的系统机械能守恒,从A开始压缩弹簧到弹簧再次恢复原长的过程中,系统重力势能和弹性势能不变,故A上升至弹簧恢复原长时的动能不变,速度仍然为,A正确;
(2)设弹簧的劲度系数为,第二次释放A、B前,弹簧向上产生的弹力与A的重力平衡,此时弹簧的压缩量为;
(3)第二次释放AB后,B刚要离开地面时,弹簧弹簧产生的弹力与B的重力平衡,此时弹簧的伸长量为;
(3)第一次释放AB后,在B刚要离开地面时弹簧产生弹力与B的重力平衡,此时弹簧的伸长量为:;
所以在(2)(3)(4)三个状态下,弹簧的弹性势能均为
在第二次释放AB后至B接触地面前一瞬间,对A、B和弹簧组成的系统由机械能守恒有:
从B接触地面到B刚要离开地面的过程中,对A和弹簧组成的系统,由机械能守恒有:
第一次释放后,对A和弹簧系统,从A上升至恢复原长到B刚离地面的过程中,由机械能守恒有:
联立以上各式得:,故B正确;
(4)第二次释放AB,在弹簧锁定解除后到B物体恰要离地的过程中,弹簧的弹力对A物体做功,则A的机械能不守恒,故C错误;
(5)第二次释放AB,在弹簧锁定解除后到B物体恰要离地的过程中,A先向下减速,后向上加速,再减速,加速度先向上后向下,则A物体先处于超重状态,后处于失重状态,故D正确。
故本题选ABD。