题目内容

15.蹦极运动员将弹性长绳(质量忽略不计)的一端系在脚踝上,另一端固定在高处的跳台上,运动员无初速地从跳台上落下.若不计空气阻力,重力加速度为g,则自开始下落到最低点的过程中(  )
A.弹性绳刚开始绷紧时,运动员的速度最大
B.弹性绳的弹力等于运动员的重力时,运动员的速度最大
C.重力对运动员所做的功等于运动员克服弹性绳弹力所做的功
D.运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和不断减小

分析 弹性绳刚开始绷紧后运动员受到重力和弹性绳向上的拉力,开始阶段,拉力小于重力,运动员向下做加速运动,当拉力大于重力后,运动员做减速运动.拉力大小随着伸长的长度增加而增大,根据牛顿第二定律分析速度变化.根据功能关系分析动能、重力势能和弹性势能之间的关系.

解答 解:A、弹性绳刚开始绷紧时,弹性绳的拉力为零,物体只受重力,合外力向下,运动员向下做加速运动,速度继续增大,故此时运动员的速度不是最大.故A错误;
B、弹性绳刚开始绷紧后运动员受到重力和弹性绳向上的拉力,开始阶段,拉力小于重力,运动员向下做加速运动,当拉力大于重力后,运动员做减速运动.所以弹性绳的弹力等于运动员的重力时,运动员的速度最大,故B正确.
C、在整个下落过程中,由于初、末速度都为零,根据动能定理知外力对运动员所做的总功为零,故重力对运动员所做的功等于运动员克服弹性绳弹力所做的功,故C正确;
D、在整个下落过程中,运动员和弹性绳组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒,由于运动员的动能先增大后减小,所以由系统的机械能守恒知,重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大,故D错误.
故选:BC

点评 本题中弹性绳类似于弹簧,分析速度的变化情况,关键是分析运动员的受力情况,确定合力的变化情况,知道合力为零时运动员的速度最大.

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