题目内容

【题目】如图所示,竖直轻弹簧下端固定在水平地面上,质量为m的小球放在弹簧上端(与弹簧不连接)。弹簧处于压缩状态,用一条拉紧的细线系住,此时细线上的拉力F=3mg。已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的平方成正比,且弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。现剪断细线,弹簧将小球向上弹起,经△t时间,小球上升到最高点,上升的最大高度为h。在此过程中,下列判断正确的是( )

A. 小球速度最大时上升的高度小于

B. 地面对弹簧冲量的大小为mg△t

C. 剪断细线前弹簧的弹性势能为mgh

D. 小球最大速度的大小为

【答案】ABC

【解析】

A.设初始时弹簧的压缩量为,由能量的转化与守恒可知:

初始由平衡条件可得:

速度最大时,弹簧的压缩量为:

当速度最大时,小球上升的高度为:

由以上方程解得:,,故A正确。

B.以球和弹簧为研究对象,向上的方向为正方向,由动量定理可得:

解得地面对弹簧的冲量为,故B正确。

C.在整个过程中,弹簧的弹性势能全部转化为小球的重力势能,即弹簧的弹性势能为,故C正确。

D.由初始状态到小球的速度最大的过程,弹簧释放的弹性势能为:

由能量的转化与守恒可得:

以上方程解得:,故D错误。

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