问题 选择题

如图所示,一轻质弹簧竖直放置,下端被固定于水平地面上,弹簧自然长度为L0,先将一质量为m的A球放于弹簧上端,并用竖直向下的力缓慢将弹簧长度压缩为

L0
3
,撤去压力后,A球被弹簧向上弹起,小球恰好不离开弹簧;现用质量仅为
m
2
的小球B放于弹簧的上端,并用竖直向下的力也将弹簧缓慢压缩为
L0
3
,放手后小球B被弹簧弹起,并离开弹簧,求小球B离开弹簧后,继续上升的最大高度为(  )

A.L0

B.

L0
3

C.

2L0
3

D.

L0
2

答案

由题意知小球的形变量为L0-

1
3
L0=
2
3
L0

小球不离开弹簧说明小球在原长位置的速度应恰好为零,故说明小球上升到弹簧原长时,弹性势能全部转化为重力势能;

由机械能守恒定律可知质量为m的小球上升过程中:Ep=mg

2L0
3

当放质量为

m
2
的小球时设小球上升的总最大高度为h,到达最大高度时弹簧的弹性势能全部转化为小球的重力势能;

则由机械能守恒定律可得为:Ep=

m
2
gh

解得:h=

4L0
3
;则小球离开弹簧后上升的最大高度为h'=
4L0
3
-
2L0
3
=
2L0
3

故选C.

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