题目内容

10.如图甲所示,在水平地面上固定一竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为0.1kg的木块A相连,质量也为0.1kg的木块B叠放在A上,A、B都静止.在B上作用一个竖直向下的力F使木块缓慢向下移动,力F大小与移动距离x的关系如图乙所示,整个过程弹簧都处于弹性限度内.下列说法正确的是(  )
A.木块下移0.1m过程中,弹簧的弹性势能增加2.5J
B.弹簧的劲度系数为500N/m
C.木块下移0.1m时,若撤去F,则此后B能达到的最大速度为4m/s
D.木块下移0.1m时,若撤去F,则A、B分离时的速度为5m/s

分析 根据弹簧弹性势能的增加量等于力F做的功与木块重力势能的减少量之和,根据胡克定律即可求出劲度系数;由功能关系即可求出速度.

解答 解:A、由图,F-x图象中,F与横坐标之间的“面积”表示力F做的功,所以这个过程中力F做功W=$\frac{50}{2}$×0.1J=2.5J,而弹簧弹性势能的增加量等于力F做的功与木块重力势能的减少量之和,故弹簧的弹性势能增加量大于2.5J;
B、弹簧的形变量增大0.1m的过程中,压力增大50N,根据胡克定律:△F=k△x
所以:k=$\frac{△F}{△x}$=$\frac{50}{0.1}$=500N/m.故B正确;
C、若撤去F,则A与B整体将以开始时的位置为平衡位置做简谐振动,所以当AB回到平衡位置时速度最大;
由于开始阶段压力做功2.5J,所以A与B的速度最大时,二者动能的和是2.5J,即2×$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$=2.5,得:vm=5m/s.故C错误.
D、由C的分析可知,当B的速度是5m/s时,二者仍然在平衡位置,所以二者的加速度都等于0,B受到的A对B的弹力等于重力,所以二者没有分离.故D错误.
故选:B

点评 本题关键是要明确两个木块分离时二者的速度相等,加速度相等,同时二者之间的相互作用力等于0;另外明确系统中什么能减少、什么能增加

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