题目内容

5.如图a所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,拉力F与物体位移y的关系如图b所示,g=10m/s2,下列结论正确的是(  )
A.物体的质量为3kg
B.物体的加速度大小为5m/s2
C.弹簧的劲度系数为7.5N/cm
D.物体与弹簧所组成系统的机械能增加

分析 物体一直匀加速上升,从图象可以看出,物体与弹簧分离后,拉力为30N;刚开始物体处于静止状态,重力和弹力二力平衡;拉力为10N时,弹簧弹力和重力平衡,合力等于拉力,弹簧压缩量为4cm;根据以上条件列式分析即可.

解答 解:A、B、C、刚开始物体处于静止状态,重力和弹力二力平衡,有
mg=kx         ①
拉力F1为10N时,弹簧弹力和重力平衡,合力等于拉力,根据牛顿第二定律,有
F1+kx-mg=ma   ②
物体与弹簧分离后,拉力F2为30N,根据牛顿第二定律,有
F2-mg=ma      ③
代入数据解得
m=2kg
k=500N/m=5N/cm
a=5m/s2
故A错误,B正确,C错误;
D、由以上的分析可知,物体受到的拉力的方向向上,物体运动的方向向上,拉力做正功,物体与弹簧所组成系统的机械能增加.故D正确;
故选:BD.

点评 本题关键是由图象得出一些相关物理量,首先要读懂图线的意义,然后根据牛顿第二定律和胡克定律列方程分析求解.

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