题目内容

如图所示,劲度系数为K的轻质弹簧,一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P,另一端系一质量为m的小球,小球穿在圆环上作无摩擦的运动.设开始时小球置于A点,弹簧处于自然状态,从A点静止开始运动,当小球运动到最低点时速率为υ,对圆环恰好没有压力.下列分析正确的是( )

A.从A到B的过程中,小球的机械能守恒
B.从A到B的过程中,小球受到弹簧的弹力做的功小于重力对它   做的功
C.小球过B点时,弹簧的弹力大小为
D.小球过B点时,合力的功率不为0
【答案】分析:从A到B的过程中,小球的机械能减小.从A到B的过程中,小球受到弹簧的弹力做负功,重力做正功,根据动能定理分析两个功之间的大小关系.小球过B点时,由重力和弹簧弹力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出弹簧的弹力.小球过B点时,合力与速度垂直,其功率为零.
解答:解:
A、以小球和弹簧组成的系统为研究对象,在小球从A到B的过程中,只有重力和弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒,但小球的机械能不守恒,其机械能减小转化为弹簧的弹性势能.故A错误.
B、从A到B的过程中,小球受到弹簧的弹力做负功,重力做正功,此过程中,动能增加,则由动能定理得知,小球受到弹簧的弹力做的功小于重力对它做的功.故B正确.
C、由题,小球过B点时,对圆环恰好没有压力,则由重力和弹簧弹力的合力提供小球的向心力,根据牛顿第二定律得:F-mg=m,解得弹簧的弹力为F=mg+m.故C正确.
D、小球过B点时,合力与瞬时速度垂直,其功率为零.故D错误.
故选BC
点评:此题中小球的机械能不守恒,可以从能量转化的角度进行分析.确定功的大小,可以根据动能定理分析总功的正负来判断.
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