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20.如圖所示,豎立在水平地面上的輕質彈簧,下端固定在地面上.將一個金屬球放置在彈簧頂端,并用力向下壓球,使彈簧壓縮,用細線把彈簧拴牢.現燒斷細線,球將被彈起,且脫離彈簧后能繼續(xù)豎直向上運動到某一位置,忽略空氣阻力.從細線被燒斷到小球脫離彈簧的整個運動過程中( 。
A.球的動能在剛脫離彈簧時最大
B.球剛脫離彈簧時彈簧的彈性勢能最小
C.球所受合力的最大值小于小球重力的大小
D.球、彈簧和地球組成的系統(tǒng)機械能始終保持不變

分析 彈簧的彈性勢能跟彈簧的形變量有關,形變量越大,彈性勢能越大.分析小球的運動情況:從細線被燒斷到彈簧的彈力等于小球的重力的過程中,小球向上做加速運動,之后做減速運動,當小球的彈簧的彈力等于小球的重力時速度最大,動能最大.對于小球和彈簧組成的系統(tǒng),只有重力和彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒.

解答 解:
A、小球向上運動的過程中,受到重力和向上的彈力兩個力,彈簧的彈力先大于重力,小球加速上升,后彈力小于重力,小球減速上升,所以當小球的彈簧的彈力等于小球的重力時速度最大,動能最大,此時彈簧處于壓縮狀態(tài),故A錯誤.
B、從細線被燒斷到剛脫離彈簧的運動過程中,彈簧的壓縮量逐漸減小,彈簧的彈性勢能逐漸減小,所以球剛脫離彈簧時彈簧的彈性勢能最。蔅正確.
C、假設球剛脫離彈簧時速度恰好為零,此時小球的合力為重力,根據簡諧運動的對稱性,可知小球在最低點時的合力最大,等于重力,現在小球離開彈簧后還能上升一段距離,說明彈簧的壓縮量更大,所以球所受合力的最大值大于小球重力的大小.故C錯誤.
D、對于小球和彈簧組成的系統(tǒng),只有重力和彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒.故D正確.
故選:BD

點評 本題關鍵是分析小球的受力情況來確定小球的運動情況.分析時,要抓住彈力與壓縮量成正比的特點,知道彈力等于重力時是速度最大的狀態(tài).

練習冊系列答案
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