Question

2．如圖是某緩沖裝置，勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與直桿相連，直桿可在固定的槽內(nèi)移動，與槽間的滑動摩擦力恒為F_f，直桿質(zhì)量不可忽略．一質(zhì)量為m的小車以速度v₀撞擊彈簧，最終以速度v彈回．直桿足夠長，且直桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計(jì)小車與地面的摩擦．則（　�。�

• A． 小車被彈回時(shí)速度v一定小于v₀
• B． 直桿在槽內(nèi)移動的距離等于$\frac{1}{{F}_{f}}$（$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$-$\frac{1}{2}$mv²）
• C． 彈簧的彈力可能大于直桿與槽間的最大靜摩擦力
• D． 直桿在槽內(nèi)向右運(yùn)動時(shí)，小車與直桿始終保持相對靜止

Answer 1

分析 小車把彈簧壓縮到x=$\frac{f}{k}$時(shí)，兩者一起推動桿向右減速運(yùn)動，這個(gè)過程中，桿受到的摩擦力不變，彈簧的壓縮量x先增大，到車與桿的速度相等時(shí)x保持不變，直到桿的速度減為0，小車才被彈簧反彈．

解答 解：A、小車在向右運(yùn)動的過程中，彈簧的形變量若始終小于x=$\frac{f}{k}$時(shí)，直桿和槽間無相對運(yùn)動，小車被彈回時(shí)速度υ一定等于υ₀；若形變量等于x=$\frac{f}{k}$時(shí)，桿和槽間出現(xiàn)相對運(yùn)動，克服摩擦力做功，小車的動能減小，所以小車被彈回時(shí)速度υ一定小于υ₀，A錯誤；
B、整個(gè)過程應(yīng)用動能定理：F_fs=△E_K，直桿在槽內(nèi)移動的距離s=$\frac{1}{{F}_{f}}$（$\frac{1}{2}$mv₀²-$\frac{1}{2}$mv²），故B正確；
C、當(dāng)彈力等于最大靜摩擦力時(shí)桿即開始運(yùn)動，此時(shí)車的速度大于桿的速度，彈簧進(jìn)一步被壓縮，彈簧的彈力大于最大靜摩擦力，故C正確；
D、直桿在槽內(nèi)向右運(yùn)動時(shí)，開始小車速度比桿的大，所以不可能與直桿始終保持相對靜止，故D錯誤．
故選：BC．

點(diǎn)評 緩沖裝置是一種實(shí)用裝置，在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，本題就是根據(jù)某種緩沖裝置改編的一道物理試題，試題設(shè)計(jì)新穎，物理思想深刻．正確解答這道試題，要求考生具有扎實(shí)的高中物理基礎(chǔ)以及很強(qiáng)的分析和解決問題的能力．