题目内容

13.如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有一小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在天花板上,且处于原长状态.现让圆环由静止开始下滑,则在圆环下滑的过程中(弹簧未超过弹性限度),有(  )
A.圆环的机械能不变
B.圆环的机械能先减小后增大
C.圆环的机械能减小
D.圆环下滑到最大距离时.所受合力为零

分析 分析圆环沿杆下滑的过程中受力情况,根据机械能守恒条件和功能原理分析圆环机械能的变化情况,并判断圆环下滑到最大距离时所受合力是否为零.

解答 解:ABC、在环刚刚开始运动时,只受到重力的作用,向下运动的过程中弹簧被拉长,弹簧的弹力沿弹簧的方向斜向上,弹力对圆环做负功,根据功能原理可知,圆环的机械能减小.故AB错误,C正确;
D、当圆环所受合力为零,速度最大,此后圆环继续向下运动,则弹簧的弹力增大,弹力竖直向上的分力增大,所以圆环下滑到最大距离时,弹力竖直向上的分力大于其重力,则圆环所受合力不为零,故D错误.
故选:C

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.要注意圆环的机械能不守恒,圆环与弹簧组成的系统机械能才守恒.

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