题目内容

3.如图所示,将物体P用长度适当的轻质细绳悬挂于天花板下方,两物体P、Q用一轻弹簧相连,物体Q在力F的作用下处于静止状态,弹簧被压缩,细绳处于伸直状态.已知弹簧的弹性势能仅与形变量大小有关,且弹簧始终在弹性限度内,现将力F撤去,轻绳始终未断,不计空气阻力,则(  )
A.弹簧恢复原长时,物体Q的速度最大B的速度最大
B.撤去力F后,弹簧和物体Q组成的系统机械能守恒
C.在物体Q下列的过程中,弹簧的弹性势能先减小后增大
D.撤去力F前,细绳的拉力不可能为零

分析 Q在重力弹簧弹力和向上的作用力处于平衡状态,当撤去外力F后,物体Q不再平衡,Q将向下加速运动,在运动过程中Q受弹力将发生变化,当B的速度达到最大时,Q受合力处于平衡状态,故B速度最大时弹簧弹力与重力平衡,并由此展开分析即可.

解答 解:A.由题意可知,在Q下降过程中,Q和弹簧构成的系统满足机械能守恒,弹簧弹性势能先减小,后增大,Q的动能先增大后减小,当弹簧向上的弹力大小等于Q物体的重力时,Q的速度最大,故A错误,BC正确;
D、F撤去之前,弹簧被压缩,对A受力分析,当重力等于弹力时,绳子的拉力可能为零,故D错误
故选:BC

点评 本题抓住弹簧弹力的变化,弹簧与物体B组成的系统机械能守恒保持不变,弹簧的弹性势能先减小再增加,即势能大小与形变量有关.这是解决问题的关键.

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