题目内容

12.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与一轻质水平状态的弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上O点,且处于原长,现让圆环从A点由静止开始下滑,滑到O点正下方B点时的速度为零.则在圆环下滑过程中(  )
A.圆环的机械能先减小再增大,再减小
B.弹簧的弹性势能先增大再减小
C.与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处
D.弹簧再次恢复到原长时圆环的速度最大

分析 分析圆环沿杆下滑的过程的受力和做功情况,有重力和弹簧的拉力做功,所以圆环机械能不守恒,但是系统的机械能守恒,根据功能原理分析圆环机械能的变化;沿杆方向合力为零的时刻,圆环的速度最大.

解答 解:A、由图知弹簧先缩短后再伸长,弹簧的弹力对圆环先做负功,后做正功,再做负功,由功能原理知,圆环的机械能先减小再增大,再减小,故A正确.
B、弹簧的弹性势能随弹簧形变量的变化而变化,弹簧先缩短后再伸长,故弹簧的弹性势能先增大再减小后增大,故B错误;
C、圆环在A点的合力为mgsinθ,故弹簧再次恢复原长时、以及弹簧与杆垂直时合力均为mgsinθ,故与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处,故C正确;
D、沿杆方向合力为零的时刻,圆环的速度最大,故弹簧再次恢复到原长时圆环的速度不是最大,故D错误;
故选:AC

点评 对物理过程进行受力、运动、做功分析是解决问题的根本方法.要掌握功能原理,可用来分析物体机械能的变化情况.要注意本题中系统的机械能是守恒的,但圆环的机械能不守恒.

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