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如图所示,劲度系数为k的轻弹簧下端固定在地面上,上端与一质量为m的小球相连且处于静止状态.现用力F将小球缓慢上移,直到弹簧恢复原长.然后撤掉该力,小球从静止开始下落,下落
题目详情
如图所示,劲度系数为k的轻弹簧下端固定在地面上,上端与一质量为m的小球相连且处于静止状态.现用力F将小球缓慢上移,直到弹簧恢复原长.然后撤掉该力,小球从静止开始下落,下落过程中的最大速度为v(不计空气阻力,重力加速度为g).下列说法正确的是( )
A.小球缓慢上移过程中,力F做功为
B.撤掉力F后,小球从静止下落到最大速度v的过程中,克服弹簧弹力做的功为
-
mv2
C.小球的速度最大时,弹簧的弹性势能为零
D.弹簧的弹性势能最大时,小球的加速度为零
A.小球缓慢上移过程中,力F做功为
m2g2 |
k |
B.撤掉力F后,小球从静止下落到最大速度v的过程中,克服弹簧弹力做的功为
m2g2 |
k |
1 |
2 |
C.小球的速度最大时,弹簧的弹性势能为零
D.弹簧的弹性势能最大时,小球的加速度为零
▼优质解答
答案和解析
A、球处于平衡位置时,则有:mg=kx;小球缓慢上移过程中,拉力是变力,取平均值,根据做功表达式,则有:W=
×
=
,故A错误;
B、小球从静止下落到最大速度v的过程中,根据动能定理,则有:mg
−W克=
mv2,
解得:W克=
-
mv2,故B正确;
C、由题意可知,速度最大时,弹力与重力相等,加速度为零,而弹簧的弹性势能不为零,故C错误;
D、弹簧的弹性势能最大时,小球的速度为零,弹簧形变量最大,弹力大于重力,则加速度不为零,故D错误;
故选:B.
mg |
2 |
mg |
k |
m2g2 |
2k |
B、小球从静止下落到最大速度v的过程中,根据动能定理,则有:mg
mg |
k |
1 |
2 |
解得:W克=
m2g2 |
k |
1 |
2 |
C、由题意可知,速度最大时,弹力与重力相等,加速度为零,而弹簧的弹性势能不为零,故C错误;
D、弹簧的弹性势能最大时,小球的速度为零,弹簧形变量最大,弹力大于重力,则加速度不为零,故D错误;
故选:B.
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