题目内容

1.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,弹簧处于原长h.让圆环沿杆由静止下滑,滑到杆的底端时圆环速度为零.则在圆环下滑过程中(  )
A.圆环重力的瞬时功率一直不断增大,到底端时才变为零
B.圆环、弹簧和地球组成的系统机械能守恒,弹簧的弹性势能是先增大后减小
C.弹簧的弹性势能变化了mgh
D.圆环速度最大时重力的瞬时功率也最大,弹簧的弹性势能最大时圆环动能也最大

分析 根据圆环的运动情况,分析速度的变化情况,再分析重力的瞬时功率如何变化.分析圆环沿杆下滑的过程的受力和做功情况,只有重力弹簧的拉力做功,所以圆环机械能不守恒,但是系统的机械能守恒;沿杆方向合力为零的时刻,圆环的速度最大.

解答 解:A、圆环重力的瞬时功率表达式为 P=mgvsinα,据题分析可知,圆环先加速后减速,速度先增大后减小,所以圆环重力的瞬时功率先增大后减小,故A错误;
B、对于圆环、弹簧和地球组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒.弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化,由图可知:弹簧先缩短后再恢复原长最后伸长,故弹簧的弹性势能先增大后减小再增大,故B错误;
C、在圆环下滑过程中整个系统机械能守恒,动能的变化为零,重力势能减小mgh,故弹性势能增加mgh,故C正确;
D、由 P=mgvsinα,知圆环速度最大时重力的瞬时功率也最大.弹簧的弹性势能最大时,圆环的动能最小,为零.故D错误;
故选:C

点评 对物理过程进行受力、运动、做功分析,是解决问题的根本方法.要知道整个系统的机械能是守恒的,但圆环的机械能并不守恒.

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