如图,弹簧的一端固定在水平面上,另一端与质量为1kg的小球相连,小球原来处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在小球上,使小球开始向上做匀加速直线运动,经0.2s弹簧刚

◎ 题目

如图,弹簧的一端固定在水平面上,另一端与质量为1 kg的小球相连,小球原来处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在小球上,使小球开始向上做匀加速直线运动,经0.2s 弹簧刚好恢复到原长,此时小球的速度为1 m/s,整个过程弹簧始终在弹性限度内,g 取10 m/s2。则
A.弹簧的劲度系数为l00 N/ m
B.在0~0.2s 内拉力的最大功率为15W
C.在0~0.2s 内拉力对小球做的功等于l.5J
D.在0~0.2s 内小球和弹簧组成的系统机械能守恒

◎ 答案

AB

◎ 解析


试题分析:由于小球的初速度为0,时间为0.2s,末速度为1m/s,且小球在这段时间内做的还是匀加速直线运动,故小球的加速度大小为a==5m/s2,这段时间内的位移为x==0.1m;
故弹簧的劲度系数为k==100N/m,A是正确的;在0~0.2s 内拉力的最大功率就是在0.2s末的时刻,因为拉力最大,其运动的速度也最大,设此时的拉力为F,则由牛顿第二定律可得:F-mg=ma,解之得F=15N,故拉力的最大功率为P=Fv=15N×1m/s=15W,B也是正确的;
欲求在0~0.2s 内拉力对小球做的功,由于该拉力是变化的,故我们应该用动能定理来解,设拉力做的功为W,弹簧的弹力做的功为W=,重力做的功为W=-mgx=-1kg×10N/kg×0.1m=-1J,故W+W+W=,代入数据解之得W=1J,故C是不对的;
由于在这段时间内系统有外力F在做功,故小球和弹簧组成的系统机械能不守恒,D不对。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,弹簧的一端固定在水平面上,另一端与质量为1kg的小球相连,小球原来处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在小球上,使小球开始向上做匀加速直线运动,经0.2s弹簧刚…”主要考查了你对  【弹力的产生、方向和种类】,【弹力的大小、胡克定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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