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精英家教网如图所示,一轻弹簧上端固定,下端自由悬垂到A点.在其下端拴一质量为m的小球后,用手托住小球缓慢下降至B点,松手后小球静止在B点.再用一竖直向下的恒力F拉小球,当小球运动到C点时速度变为0,此时撤掉拉力,已知AB=BC=l,以下判断正确的是(  )
A、小球由B至C过程,弹簧和小球组成系统的机械能增加FlB、小球由B至C过程,弹簧弹性势能增加FlC、撤掉F后小球运动到B点的动能最大,最大值为FlD、撤掉F时,弹簧具有的最大弹性势能为2mgl+Fl
分析:首先要对小球进行正确的受力分析,了解各力在各个过程中做功情况,利用动能定理可判知ABC三个选项的正误;从A到B和从B到C的过程中,弹簧的形变量相同,利用这两个过程弹簧的弹性势能的增量相等,可判断D选项的正误.
解答:解:A、小球由B至C过程,弹簧和小球组成系统的机械能增加为外力所做的功的大小,在此过程中除重力和弹簧的弹力做功外,还有外力F做正功,做功为W=Fl,所以弹簧和小球组成的系统机械能增加了Fl,所以选项A正确.
B、小球由B至C过程,以小球为研究对象,有重力,弹簧的弹力和拉力F对其做功,有动能定理可得,弹簧的弹力的功等于重力做功和拉力F做功的和,即为(mg+F)l,所以选项B错误.
C、撤掉F后小球运动到B点的过程中,弹簧的弹力做功和重力做功情况与小球从B到C的过程恰好相反,由对称可知,弹力和重力做功的代数和恰为Fl,结合动能定理,此过程中增加的动能为Fl,选项C正确.
D、由对B的解答可知,小球从B到C的过程中,弹簧的弹性势能增加了(mg+F)l,由A到B与由B到C,弹簧的想变量相同,弹簧的势能增加也相同,所以撤掉F时,弹簧具有的最大弹性势能为2(mg+F)l,选项D错误.
故选:AC.
点评:该题考查了机械能守恒定律和动能定理,判断机械能守恒是否时,要注意分析是否有重力和弹力之外的力做功,同时要注意研究对象的选择;再利用动能定理解题时,首先要正确的对研究对象进行受力分析,明确各力的做功情况(包括正负),然后列式求解.
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