Question

11．两物块A和B用一轻弹簧连接，静止在水平桌面上，如图甲，现用一竖直向上的力F拉动物块A，使之向上做匀加速直线运动，如图乙，在物块A开始运动到物块B将要离开桌面的过程中（弹簧始终处于弹性限度内），下列说法正确的是（　　）

• A． 力F先减小后增大
• B． 弹簧的弹性势能一直增大
• C． 物块A的动能和重力势能一直增大
• D． 两物块A、B和轻弹簧组成的系统机械能先增大后减小

Answer 1

分析 弹簧先处于压缩状态，后处于伸长状态，A向上匀加速直线运动，加速度恒定，根据牛顿第二定律列式分析力F如何变化．在A上升过程中，弹簧从压缩到伸长，所以弹簧的弹性势能先减小后增大．在上升过程中由于除重力与弹力做功外，还有拉力做功，所以系统的机械能与弹簧的弹性势能之和增加，从而可根据弹簧的弹性势能来确定木块的机械能如何变化，以及系统的机械能如何变化．

解答 解：A、最初弹簧被压缩，A物体受到竖直向上的弹力等于重力，由于A物体向上做匀加速直线运动，对A受力分析，受重力、拉力和弹簧的弹力，开始阶段弹簧对A施加向上的支持力，由牛顿第二定律得：F-mg+kx=ma，则得 F=mg-kx+ma，x减小，F增大；
后来弹簧伸长，对A有向下的拉力，则有：F-mg-kx=ma，则得F=mg+kx+ma，x增大，F增大；所以F一直增大，故A错误
B、在A上升过程中，弹簧从压缩到伸长，所以弹簧的弹性势能先减小后增大，故B错误；
C、在上升过程中，由于物体A做匀加速运动，所以物体A的速度增大，动能增大，高度升高，则木块A的重力势能增大，故C正确；
D、在上升过程中，除重力与弹力做功外，还有拉力F一直对系统做正功，所以两木块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大．故D错误；
故选：C

点评 本题关键要能根据牛顿第二定律分析A的受力情况，运用机械能守恒定律的条件、弹力做功与弹性势能的变化关系分析能量的变化情况．