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20.蹦床是一项好看又惊险的运动,如图a所示为运动员在蹦床运动中完成某个动作的示意图,图中虚线PQ是弹性蹦床的原始位置,A为运动员下落的位置,B为运动员刚抵达蹦床时的位置,C为运动员抵达的最低点.不考虑空气阻力和运动员与蹦床作用时的机械能损失,下列说法正确的是C.
A.运动员从A运动到C,机械能一定不减小
B.运动员从B运动到C,动能不断减小
C.运动员从A运动到B,重力做功变快
D.运动员在C点受力平衡
请在图b中画出人从A点运动到C点的过程中,运动员动能Ek随运动距离S变化的大致关系图象.

分析 (1)根据从A到C过程中运动员与蹦床的能量转化判断运动员机械能的变化;物体由于运动而具有的能叫动能,影响其大小的因素是质量和速度,根据速度变化判断动能变化;物体下落过程是重力做功过程,根据功率公式P=Fv判断功率大小,即做功快慢;运动员保持静止状态和匀速直线运动状态时,受力平衡.
(2)人下降的过程,是重力势能转化为动能的过程;人接触蹦床后,速度先变大再变小,人的动能转化为蹦床的弹性势能,据此分析的动能随移动距离变化并作图.

解答 解:(1)A、运动员从A运动到C,当于蹦床发生接触后,运动员的机械能转化为蹦床的弹性势能,所以运动员的机械能减小,故A错误;
B、运动员从B运动到C,蹦床逐渐发生形变,先是重力大于弹力,再是重力等于弹力,最后重力小于弹力,这一过程中速度是先变大,后变小,因此,其动能是先变大后变小的,故B错误;
C、运动员从A运动到B,运动的速度逐渐变大,重力大小不变,由P=Fv可知,重力做功的功率变大,做功变快,故C正确;
D、运动员在C点时,受到重力和蹦床的弹力作用,此时弹力大于重力,不能处于静止状态或匀速直线运动状态,所以受力不平衡;故D错误.
故选C;
(2)运动员从初始状态下降至B过程中,重力势能转化为动能,运动员做加速运动,动能逐渐变大;
运动员从B继续下降至C的过程中,先是重力大于弹力,再是重力等于弹力,最后重力小于弹力,这一过程中速度是先变大,后变小的,因此,其动能是先变大后变小的,最后动能转化为蹦床的弹性势能,动能最后为零;动能随运动距离变化的大致关系图象如下图.

故答案为:C;见上图.

点评 (1)解决此类问题的关键是要知道各能量跟哪些因素有关,根据各因素的变化情况分析能量的变化情况.
(2)本题考查了动能随运动距离变化的关系图象的画法,弄清运动员从A到B再到C过程的能量转化及受力情况是关键.

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