题目内容

如图9-8-6所示,原长为30 cm的轻弹簧竖立于地面,下端固定于地面,质量为m=0.1 kg 的物体放到弹簧顶部,物体静止,平衡时弹簧长为26 cm.如果从距地面130 cm处自由下落到弹簧上,当物体压缩弹簧到距地面22 cm时(不计空气阻力,取g=10 m/s2),有(    )

    图9-8-6

A.物体的动能为1 J                             B.物体的重力势能为1.08 J

C.弹簧的弹性势能为0.08 J                  D.物体的动能与重力势能之和为2.16 J

 

   

解析:由题设条件画出示意图9-8-7,物体距地面26 cm时的位置O即为物体做简谐运动的平衡位置.根据动能的对称性可知,物体距地面22 cm时A′位置的动能与距地面30 cm时A位置的动能相等,因此只需求出物体自由下落到刚接触弹簧时的动能即可,由机械能守恒定律得EkA=mgΔha=0.1×10×1 J=1 J,故选项A正确.据机械能守恒,物体从A到A′的过程中弹性势能的增量为ΔEp=mgΔh=0.1×10×0.08 J=0.08 J,又EpA′-EpA=EpA′=ΔEp=0.08 J,故选项C正确.此处重力势能的零势能面没明确,故A′位置的重力势能不能确定,1.08 J是物体从130 cm处自由下落至A′位置时重力势能的减少量,故选项B、D错误.竖直方向的弹簧振子的重力势能的零点一般取在平衡位置上方(m为振子质量)处,这样在平衡位置处总势能(重力势能和弹簧弹性势能的总和)为零.

  图9-8-7

答案:AC


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