题目内容

(2004?德阳一模)一轻质弹簧,上端悬挂于天花板,下端系一质量为M的平板,处于平衡状态,一质量为m的均匀环套在弹簧外,与平板的距离为h,如图所示,让环自由下落,撞击平板,已知碰后环与板以相同的速度向下运动使弹簧伸长,说法正确的是(  )
①若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总动量守恒
②若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与的总机械能守恒
③环撞击后,板的新的平衡位置与h的大小无关
④在碰后环和板一起下落过程中,它们减少的动能等于克服弹簧弹力所做的功.
分析:圆环与圆板碰撞过程,时间极短,内力远大于外力,系统总动量守恒,由于碰后速度相同,为完全非弹性碰撞,机械能不守恒;碰撞后环与板共同下降的过程中,环与板以及弹簧系统机械能守恒.
解答:解:①、圆环与平板碰撞过程,若碰撞时间极短,内力远大于外力,系统总动量守恒,由于碰后速度相同,为完全非弹性碰撞,机械能不守恒,减小的机械能转化为内能,故①正确,②错误;
③、碰撞后平衡时,有
kx=(m+M)g
即碰撞后新平衡位置与下落高度h无关,故③正确;
④、碰撞后环与板共同下降的过程中,它们动能和重力势能的减少量之和等于弹簧弹性势能的增加量,故④错误;
故选D.
点评:本题关键是抓住碰撞过程和碰撞后下降的两个过程,碰撞过程动量守恒,之后环与板及弹簧系统机械能守恒
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