Question

【题目】如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h，若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，下列说法正确的是（　　）

A.弹簧与杆垂直时，小球速度最大

B.弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大

C.小球下滑至最低点的过程中，合外力的冲量为零

D.小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh

Answer 1

【答案】BCD

【解析】

A．弹簧与杆垂直时，小球的加速度由重力沿杆向下的分力提供，加速度与速度同向，小球仍然加速，当加速度为0时，小球的速度最大，A错误；

B．小球与弹簧构成的系统机械能守恒，即小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能总和不变，弹簧与杆垂直时，弹簧的伸长量最小，弹性势能最小，所以小球的动能与重力势能之和最大，B正确；

C．根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化量，小球下滑至最低点的过程中，动量变化量为0，所以合外力的冲量为零，C正确；

D．根据动能定理，合外力做功之和等于动能的变化量，小球下滑至最低点的过程中，动能变化量为0，减小的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，D正确。

故选BCD。