问题
选择题
如图甲所示,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,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动.若以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下建立一坐标轴0X,小球的速度v随时间t变化的图象如图乙所示.其中OA段为直线,AB段是与OA相切于A点的曲线,BC是平滑的曲线,则下列判断正确的是( )
A.对应于图乙A点,xA=h,小球所受重力的瞬时功率最大
B.对应于图乙B点,xB=h+
,小球的加速度a=0mg k
C.对应于图乙C点:xc=h+
,弹簧的弹性势能最大2mg k
D.小球从A到C的过程中,重力做的功大于弹簧的弹性势能的增量
答案
A、OA过程是自由落体,A的坐标就是h,重力的瞬时功率P=mgv,但此时物体的速度并不是最大的,速度最大的地方在B点,所以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=kx,可知x=
,所以B得坐标为h+mg k
,所以B正确.mg k
C、取一个与A点对称的点为D,由A点到B点的形变量为
,由对称性得由B到D的形变量也为mg k
,故到达C点时形变量要大于2mg k
,所以C点的坐标不是h+2mg k
,所以C错误,但此时弹簧的弹性势能是最大的.mg k
D、整个过程中系统的机械能守恒,全过程中重力做的功全部转化成了弹簧的弹性势能,所以小球从A到C的过程中,重力做的功要小于弹簧的弹性势能的增量,所以D错误.
故选B.