问题 多选题

如图所示,竖直光滑杆固定不动,弹簧下端固定,将滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处,滑块与弹簧不拴接,现由静止释放滑块,通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h,并作出其Ek-h图象,其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线,其余部分为曲线,以地面为零势能面,g取10m/s2,由图象可知(  )

A.轻弹簧原长为0.2m

B.小滑块的质量为0.1kg

C.弹簧最大弹性势能为0.5J

D.小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4J

答案

A、在Ek-h图象中,图线的斜率表示滑块所受的合外力,由于高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线,其余部分为曲线,说明滑块从0.2m上升到0.35m范围内所受作用力为恒力,所示从h=0.2m,滑块与弹簧分离,故A错误;

B、在从0.2m上升到0.35m范围内,图线的斜率绝对值为:k=mg=2N,所以:m=0.2kg,故B错误;

C、根据能的转化与守恒可知,当滑块上升至最大高度时,增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能,

所以Epm=mg△h=0.2×10×(0.35-0.1)=0.5J,故C正确;

D、在滑块整个运动过程中,系统的动能、重力势能和弹性势能之间相互转化,因此动能最大时,滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小,根据能的转化和守恒可知,

EPmm=E-Ekm=Epm+mgh0-Ekm=0.5+0.2×10×0.1-0.32=0.38J,故D错误;

故选:AC

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多项选择题