题目内容

【题目】如图所示,一个质量为m的刚性圆环套在粗糙的竖直固定细杆上,圆环的直径略大于细杆的直径,圆环的两边与两个相同的轻质弹簧的一端相连,轻质弹簧的另一端相连在和圆环同一高度的墙壁上的P、Q两点处,弹簧的劲度系数为k,起初圆环处于O点,弹簧处于原长状态且原长为L0。将圆环拉至A点由静止释放,重力加速度为g,对于圆环从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是

A. 圆环通过点的加速度小于

B. 圆环在O点的速度最大

C. 圆环在A点的加速度大小为

D. 圆环在B点的速度为

【答案】C

【解析】试题分析:以圆环为研究对象,圆环在初始位置速度为0,从A点到B点运动过程中,弹簧的形变量先减小后增加,弹簧与竖直方向的夹角先增加后减小,通过O点时的速度和加速度,通过受力情况来分析,根据牛顿第二定律可以求出圆环在A点的加速度,根据功能关系可以分析圆环在B点的速度.

圆环通过O点时,水平方向合力为零,竖直方向只受重力,故加速度等于g,A错误;圆环受力平衡时速度最大,应在O点下方,B错误;圆环在下滑过程中与粗糙细杆之间无压力,不受摩擦力,在A点对圆环进行受力分析如图,根据几何关系,在A点弹簧伸长,根据牛顿第二定律,有,解得,故C正确;圆环从A到B过程,根据功能关系,减少的重力势能转化为动能,
解得,故D错误.

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