问题 多选题

如图所示,一根轻弹簧左端固定,右端系一物块,物块置于摩擦不能忽略的水平面上.现将弹簧压缩到A点后释放,物块运动到B点时速度变为零,O为弹簧处于自然长度时的位置,AB距离为x0.物块从A到B的过程中,弹簧弹力的大小F、物块加速度的大小a、物块速度的大小υ、物块和弹簧组成的系统机械能E随物块的位移x变化的图象可能是(  )

A.

B.

C.

D.

答案

设弹簧的自然长度为L.

A、根据胡克定律得,当处于压缩状态时,弹簧弹力的大小F=k(L-x);当处于伸长状态时,弹簧弹力的大小F=k(x-L);F与x是线性关系.但由于物块经过关于O点对称的左右两个位置时,左侧加速度小于右侧加速度,所以OB小于OA,O点不在AB的中点.故A错误.

B、根据牛顿第二定律得:

  在AO段:k(L-x)-μmg=ma,得到a=

kL-μmg
m
-
kx
m

  在BO段:k(x-L)+μmg=ma,得到a=

kL+μmg
m
-
kx
m

由于物块在OB段的加速度大于左侧关于O对称位置的加速度,所以a=0的位置x>

x0
2
.所以B图象是可能的.故B正确.

C、设物块在A位置时,弹簧的弹性势能为Ep,根据能量守恒定律得:

    Ep=

1
2
mv2+μmgx+
1
2
k(L-x)2
,可见,v关于是二次函数,C图象不可能.故C错误.

D、根据功能关系得:E=Ep-μmgx,E与x是线性关系,而且是减函数,D图象是可能的.故D正确.

故选BD

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