题目内容

如图所示,小球自高h处以初速度v0竖直下抛,正好落在弹簧上,把弹簧压缩后又被弹起,弹簧质量不计.空气阻力不计.则(  )

A.小球落到弹簧上后立即做减速运动,动能不断减小,但动能与弹性势能总和保持不变

B.在碰到弹簧后的下落过程中,系统的弹性势能与重力势能之和先变小后变大

C.在碰到弹簧后的下落过程中,重力势能与动能之和一直减小

D.小球被弹起后,最高点仍是出发点

 

【答案】

BC

【解析】小球碰到弹簧后,开始时弹力小于重力,合力方向向下,小球加速向下运动,动能增加,重力势能减少,弹性势能增加,但弹性势能与重力势能之和将随动能的增加而减少,当小球运动到弹力大小与重力相等时,加速度为零,速度达到最大值.再继续向下运动时,弹力大于重力,合力方向向上,小球将做减速运动,动能减少,弹性势能继续增加,重力势能继续减少,但重力势能与弹性势能之和将随动能的减少而增加,当到达最低点时,小球的速度变为零,即此时动能为零,重力势能与弹性势能之和达到最大值.在小球的下落过程中,重力势能与弹性势能之和经历了先变小后变大的过程.

接触弹簧后,因弹簧不断被压缩,弹性势能不断增加,因而重力势能与动能之和一直减少,从最低点反弹后,动能、重力势能、弹性势能经历了相反的变化过程,最后离开弹簧回到出发点时,由机械能守恒知道小球还有方向向上、大小为v0的速度,从而继续上升到最高点

思路分析:由于没有空气阻力等做功,小球、弹簧、地球三者组成的系统机械能守恒,小球运动过程中,动能、重力势能与弹性势能之和保持不变. 小球开始受到重力、推力F和弹簧的支持力,三力平衡,撤去推力后,小球先向上做加速度不断减小的加速运动,后做加速度不断变大的减速运动,结合功能关系和牛顿第二定律进行分析即可

试题点评:本题中小球如果没有离开弹簧就做简谐运动,也有可能有一段离开弹簧的上抛过程,可以根据功能关系并结合牛顿第二定律进行分析.

 

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