题目内容

12.如图所示,两个相同木块A、B用一轻质弹簧连接,竖直放置于水平地面上,现用一竖直向上的力F拉动木块A,使其由静止开始向上做匀加速直线运动,设弹簧始终处于弹性限度内,从木块A开始运动到木块B将要离开地面的过程中,下述判断正确的是(  )
A.力F大小恒定
B.弹簧的弹性势能一直增大
C.力F做的功等于木块A的动能和重力势能的增加量之和
D.两木块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大

分析 A原来压在弹簧上处于静止状态,当力F作用在A上,使其向上匀加速直线运动,导致弹簧的弹力发生变化,根据牛顿第二定律分析力F如何变化.
在A上升过程中,弹簧从压缩到伸长,所以弹簧的弹性势能先减小后增大.在上升过程中由于除重力与弹力做功外,还有拉力做功,所以系统的机械能与弹簧的弹性势能之和增加,从而可根据弹簧的弹性势能来确定木块的机械能如何变化,以及系统的机械能如何变化.

解答 解:
A、最初弹簧被压缩,A物体受到竖直向上的弹力等于重力,由于A物体做匀加速直线运动,对A受力分析,开始阶段弹簧对A施加向上的支持力,由牛顿第二定律得:
  F-mg+kx=ma,则得F=mg-kx+ma,x减小,F增大;
后来弹簧伸长,对A有向下的拉力,则有:F-mg-kx=ma,则得F=mg+kx+ma,x增大,F增大;所以F一直增大,故A错误.
B、在A上升过程中,弹簧从压缩到伸长,所以弹簧的弹性势能先减小后增大,故B错误;
C、由于A、B两木块相同,所以初、末状态弹簧的形变量相等,弹簧的弹性势能相等,所以力F做的功等于木块A的机械能增加量,即力F做的功等于木块A的动能和重力势能的增加量之和,故C正确;
D、在上升过程中,除重力与弹力做功外,还有拉力做正功,所以两木块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大.故D正确;
故选:CD

点评 本题关键要能根据牛顿第二定律分析A的受力情况,运用机械能守恒定律的条件、弹力做功与弹性势能的变化关系分析能量的变化情况.

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