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如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上.一质量为m的小球,距弹簧上端高h处自由释放,在接触到弹簧后继续向下运动.若以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建一坐标轴ox,则小球的速度平方v2随坐标x的变化图象如图所示.其中OA为直线,与 曲线AB相切于A点,BC是平滑的曲线.则对于A、B、C各点对应的位置坐标及弹簧的弹性势能,下列说法正确的是(  )
分析:小球先做自由落体运动,接触弹簧后由于弹簧的弹力逐渐增大,小球先做加速度减小的变加速运动,后做加速度增大的变减速运动,当重力与弹簧的弹力大小相等时,加速度为零,根据小球的运动情况,即可xA=h,B点速度最大,根据胡克定律可求出弹簧的压缩量,得到xB,小球继续向下最减速运动,到达C点速度为零,到达最低点,此时弹性势能最大.
解答:解:A、OA过程是自由落体运动,A点是小球与弹簧刚接触的位置,弹性势能等于零,所以A的坐标是xA=h,EpA=0,故A错误;
B、B点是速度最大的地方,此时重力和弹力相等,合力为0,加速度也就为0,由mg=k△x,可知△x=
mg
k
,所以B得坐标为xB=h+
mg
k
,此时速度最大,小球继续向下最减速运动,到达C点速度为零,到达最低点,此时弹性势能最大,所以xC>h+
mg
k
,EpC最大,故BC错误,D正确.
故选:D
点评:本题抓住弹簧的弹力与压缩量成正比,对小球运动过程进行动态分析,抓住B点的合力为零,由胡克定律可求得弹簧的压缩量,即可得到B点的坐标,当小球运动到最低点时,速度为零,弹性势能最大.
练习册系列答案
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12
mg
.则:
(1)如果保持滑块在斜面上静止不动,弹簧的最大形变量为多大?
(2)若在滑块A上再固定一块质量为2m的滑块B,两滑块构成的整体将沿木板向下运动,当弹簧的形变量仍为(1)中所求的最大值时,其加速度为多大?

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A、Lo
B、
Lo-(m0+m)g
k
C、
Lo-mg
k
D、
Lo-m0g
k

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