Question

如圖所示小物體與一根水平輕彈簧相連，放在水平面上，彈簧的另一端固定在P點．已知小物體的質量 m ="2.0kg" ，它與水平面間的動摩擦因數為0.4 ，彈簧的勁度系數 k =" 200N" / m，用力 F 拉小物體，使它從彈簧處于自然狀態的 O 點向右移動 10cm ，小物體處于靜止，這時彈簧的彈性勢能E_P=" 1J" ，撤去外力后（    ）

A．小物體向左滑動的距離可以達到 12.5 cm

B．小物體向左滑動的距離一定小于 12.5 cm

C．小物體回到 O 點時，物體的動能最大

D．小物體達到最左位置時，動能為0，彈簧的彈性勢能也為0

 

Answer 1

【答案】

B

【解析】

試題分析：在物體運動到O點的過程中運用動能定理判斷出O點的速度不為零，彈簧將被壓縮，根據能量守恒可以判斷物體向右滑動距離的最大值，當加速度等于零時，速度最大，此時彈簧彈力等于摩擦力，當物體到達最右端時動能為零，彈簧處于壓縮狀態，彈性勢能不為零，所以系統機械能不為零．

解：A、當物體至O點時，由動能定理得：E_p-μmg×0.1=mv²可知，物體至O點的速度不為零，將繼續向右壓縮彈簧，由能量守恒可得，E_p=μmgx′+E_p′，因E_p′＞0，所以解得x′＜12.5 cm，故A錯誤，B正確．

C、當物體向右運動至O點過程中，彈簧的彈力向右．由牛頓第二定律可知，kx-μmg=ma（x為彈簧的伸長量），當a=0時，物體速度最大，此時kx=μmg，彈簧仍處于伸長狀態，故C錯誤．

D、物體到達最右端時，動能為零，但彈簧有彈性勢能，故系統的機械能不為零，D錯誤．

故選B

考點：機械能守恒定律．

點評：本題要求同學們能正確對物體進行受力分析，清楚物體的運動情況，知道當加速度等于零時，物體速度最大，由于有滑動摩擦力作用，系統的機械能不守恒，但能量守恒，難度適中．