Question

14．過山車是一種富有刺激性的娛樂工具，小江同學(xué)制作了一個(gè)過山車模型，如圖所示，他把重力為G的鐵球放在A點(diǎn)，然后讓它沿軌道滾下，軌道的右側(cè)有一彈簧，鐵球先后經(jīng)過B、C、D點(diǎn)，到達(dá)E點(diǎn)，已知B點(diǎn)離臺面高度為零，A、D點(diǎn)離臺面的高度分別為h_A、h_D，則從A位置到B位置鐵球的重力做功是Gh_A；C點(diǎn)小球具有的機(jī)械能大小Gh_A；當(dāng)?shù)竭_(dá)E點(diǎn)時(shí)，彈簧最短，小球的速度變?yōu)榱悖�小球不處于（選填“處于”“不處于”）平衡狀態(tài)；鐵球從A運(yùn)動(dòng)到E的過程中，彈簧的彈性勢能增加量為G（h_A-h_D）．（整個(gè)過程中不計(jì)摩擦及能量損耗）

Answer 1

分析 利用W=Gh求重力做功，根據(jù)機(jī)械能守恒定律判斷小球在C點(diǎn)時(shí)具有能量大��；根據(jù)球在E位置的運(yùn)動(dòng)趨勢判斷受力情況；鐵球?qū)�彈簧做功，不考慮能量的損失，鐵球的能量全部轉(zhuǎn)化為彈簧的能量．

解答 解：
（1）從A位置到B位置的豎直高度為h_A，所以鐵球從A位置到B位置重力做功：W=Gh_A．
（2）鐵球在A位置時(shí)，只有重力勢能，故A點(diǎn)的機(jī)械能=A點(diǎn)重力勢能=Gh_A．
整個(gè)過程不計(jì)摩擦和能量損耗，故鐵球機(jī)械能守恒．
故在C點(diǎn)時(shí)小球具有的能量=在A點(diǎn)時(shí)小球具有的能量=Gh_A．
（3）小球達(dá)到E點(diǎn)時(shí)，雖然速度為0，但小球在水平方向只受彈簧的彈力作用，故小球不處于平衡狀態(tài)．
（4）鐵球在E點(diǎn)只具有的重力勢能，D、E在同一高度上，E處鐵球的重力勢能=Gh_E=Gh_D
整個(gè)過程鐵球機(jī)械能的減少量=Gh_A-Gh_D=G（h_A-h_D）．
根據(jù)能量守恒定律可知，彈簧的彈性勢能增加量=鐵球機(jī)械能的減少量=G（h_A-h_D）．
故答案為：Gh_A；Gh_A；不處于；G（h_A-h_D）．

點(diǎn)評 本題考查重力做功和機(jī)械能守恒定律，能夠比較全面考查學(xué)生掌握知識情況，此題有一定的難度．