题目内容

5.如图甲所示,劲度系数为k的轻弹簧左端固定,右端自由伸长到P点,质量为m的物体紧靠在弹簧的右端,物体与水平面间的动摩擦因数为μ.现将弹簧压缩长度x0,此时弹簧的弹性势能为Ep,然后由静止释放,物体向右运动,若以物体开始运动时的位置为原点,沿水平向右建立一坐标轴Ox,则物体的速度平方(v2)随坐标x的变化图象如图乙所示,其中OAB是平滑的曲线,A为曲线的最高点,BC段为直线,且AB段与BC段相切于B点.则关于A、B、C各点对应的位置坐标及加速度,以下说法正确的是(  )
A.xA=x0,aA=0B.xA=x0-$\frac{μmg}{k}$,aA=μg
C.xB=x0,aB=μgD.xC=$\frac{Ep}{μmg}$,aC=0

分析 根据物体受力情况结合牛顿第二定律分析物体加速度的大小变化情况;根据牛顿牛顿第二定律求撤去F瞬间,物体运动的加速度;根据匀变速速度位移公式求弹簧恢复原长时,物体的速度;物体速度最大时是受力平衡的位置,即合力为零.

解答 解:A、物体由静止释放,水平方向受到弹簧向右的弹力和水平面向左的摩擦力作用,先向右做加速度减小的加速运动,在P点的左侧某处,弹力减小到跟摩擦力相等,此时加速度为零,速度达到最大值,之后做加速度增大的减速运动,当运动到P点时,弹力为零,以后物体与弹簧分离,在恒定的滑动摩擦力的作用下,继续向右做匀减速运动至停止.对照图线可知,物体在A点速度最大,加速度为0,由kx=μmg得压缩量为x=$\frac{μmg}{k}$,故A点的位置坐标xA=x0-$\frac{μmg}{k}$,选项AB错误;
C、物体在B点开始做匀减速运动,即弹簧此时处于原长状态,故xB=x0,aB=μg,故C正确;
D、物体在C点停止,aC=0由能量守恒有μmgxC=Ep,得xC=$\frac{Ep}{μmg}$,故D正确.
故选:CD

点评 本题分析物体的受力情况和运动情况是解答的关键,要抓住加速度与合外力成正比,即可得到加速度是变化的.

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