如图所示小物体与一根水平轻弹簧相连,放在水平面上,弹簧的另一端固定在P点.已知小物体的质量m="2.0kg",它与水平面间的动摩擦因数为0.4,弹簧的劲度系数k="200N"/m,

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示小物体与一根水平轻弹簧相连,放在水平面上,弹簧的另一端固定在P点.已知小物体的质量 m ="2.0kg" ,它与水平面间的动摩擦因数为0.4 ,弹簧的劲度系数 k =" 200N" / m,用力 F 拉小物体,使它从弹簧处于自然状态的 O 点向右移动 10cm ,小物体处于静止,这时弹簧的弹性势能EP=" 1J" ,撤去外力后(    )
A.小物体向左滑动的距离可以达到 12.5 cm
B.小物体向左滑动的距离一定小于 12.5 cm
C.小物体回到 O 点时,物体的动能最大
D.小物体达到最左位置时,动能为0,弹簧的弹性势能也为0

◎ 答案

B

◎ 解析


试题分析:在物体运动到O点的过程中运用动能定理判断出O点的速度不为零,弹簧将被压缩,根据能量守恒可以判断物体向右滑动距离的最大值,当加速度等于零时,速度最大,此时弹簧弹力等于摩擦力,当物体到达最右端时动能为零,弹簧处于压缩状态,弹性势能不为零,所以系统机械能不为零.
解:A、当物体至O点时,由动能定理得:Ep-μmg×0.1=mv2可知,物体至O点的速度不为零,将继续向右压缩弹簧,由能量守恒可得,Ep=μmgx′+Ep′,因Ep′>0,所以解得x′<12.5 cm,故A错误,B正确.
C、当物体向右运动至O点过程中,弹簧的弹力向右.由牛顿第二定律可知,kx-μmg=ma(x为弹簧的伸长量),当a=0时,物体速度最大,此时kx=μmg,弹簧仍处于伸长状态,故C错误.
D、物体到达最右端时,动能为零,但弹簧有弹性势能,故系统的机械能不为零,D错误.
故选B
点评:本题要求同学们能正确对物体进行受力分析,清楚物体的运动情况,知道当加速度等于零时,物体速度最大,由于有滑动摩擦力作用,系统的机械能不守恒,但能量守恒,难度适中.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示小物体与一根水平轻弹簧相连,放在水平面上,弹簧的另一端固定在P点.已知小物体的质量m="2.0kg",它与水平面间的动摩擦因数为0.4,弹簧的劲度系数k="200N"/m,…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】  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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