题目内容

14.如图所示,一轻质弹簧竖直固定于地面上,其上端放一质量为0.1kg的小球,现把小球往下按至A位置静止后突然松手,弹簧把小球弹起,小球升至最高位置C,途中经过位置B时弹簧正好处于原长状态,已知B、A的高度差为0.1m,C、B的高度差为0.2m,空气阻力忽略不计,重力加速度g=10m/s2.则有(  )
A.小球与弹簧分离时弹簧一定处于原长状态
B.小球从A上升至B的过程中,弹簧的弹性势能一直减小,小球的动能一直增加
C.小球在位置A时,弹簧的弹性势能为0.3J
D.小球与弹簧分离时小球的动能为0.2J

分析 小球与弹簧分离时弹簧一定处于原长状态.小球从A上升至B的过程中,弹簧的弹性势能一直减小,动能先增大后减小,经过平衡位置时速度最大,动能增大;小球上升过程中小球与弹簧组成的系统机械能守恒,由系统的机械能守恒求小球在位置A时弹簧的弹性势能,研究BC段,由机械能守恒求小球与弹簧分离时小球的动能.

解答 解:A、小球与弹簧分离时弹簧的弹力为零,则弹簧一定处于原长状态,故A正确.
B、小球从A上升至B的过程中,弹簧的弹力先大于重力后小于重力,小球先加速后减速,动能先增大后减小.弹簧的压缩量一直减小,弹簧的弹性势能一直减小,故B错误.
C、小球上升过程中小球与弹簧组成的系统机械能守恒,根据系统的机械能守恒,得知小球在位置A时,弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能:Ep=mghAC=0.1×10×0.3J=0.3J;故C正确.
D、小球与弹簧在B位置分离,小球从B运动到C的过程中,由机械能守恒知:小球经过B点时的动能为 EkB=mghBC=0.1×10×0.2J=0.2J;故D正确.
故选:ACD

点评 解决本题的关键是正确分析小球的受力情况,抓住弹簧的弹力可变性,分析小球的运动情况.要掌握机械能守恒的条件,在只有重力或弹簧弹力做功的情形下,系统机械能守恒.在解题时要注意,单独对小球来说,小球和弹簧接触过程中机械能不守恒.

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