题目内容

4.如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m、M及M与地面间接触光滑,开始时,m和M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2,从两物体开始运动以后的整个运动过程中,弹簧形变不超过其弹性限度.对于m、M和弹簧组成的系统,下列说法正确的是(  )
A.由于F1、F2等大反向,故系统机械能守恒
B.当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,m、M各自的动能最大,此时系统机械能最大
C.由于F1、F2大小不变,所以m、M各自一直做匀加速运动
D.由于F1、F2等大反向,故系统的动量始终为零

分析 由于F1、F2对m、M都做正功,故系统机械能增加,当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,物体受到的合力的大小为零,此时物体的速度的大小达到最大,再根据物体的运动状态可以判断物体加速度的变化.

解答 解:A、由于F1、F2对m、M都做正功,故系统机械能增加,则系统机械能不守恒,A错误;
B、当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,M和m受力平衡,加速度减为零,此时速度达到最大值,故各自的动能最大,系统机械能还可以继续增大,故此时系统机械能不是最大,B错误;
C、由于弹力是变化的,m、M所受合力是变化的,所以不会做匀加速运动,C错误;
D、对A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零,因此系统动量守恒,始终为零,D正确.
故选:D.

点评 本题涉及到弹簧,功、机械能守恒的条件、力和运动的关系等较多知识.题目情景比较复杂,全面考查考生理解、分析、解决问题的能力.

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