如图甲所示,倾角为θ的光滑斜面体固定在水平面上,劲度系数为k的轻弹簧,一端固定在斜面底端,另一端与质量为m的小滑块接触但不拴接,现用沿斜面向下的力F推滑块至离地

如图甲所示,倾角为θ的光滑斜面体固定在水平面上,劲度系数为k的轻弹簧,一端固定在斜面底端,另一端与质量为m的小滑块接触但不拴接,现用沿斜面向下的力F推滑块至离地

题型:不详难度:来源:
如图甲所示,倾角为θ的光滑斜面体固定在水平面上,劲度系数为k的轻弹簧,一端固定在斜面底端,另一端与质量为m的小滑块接触但不拴接,现用沿斜面向下的力F推滑块至离地高度h0处,弹簧与斜面平行,撤去力F,滑块沿斜面向上运动,其动能Ek和离地高度h的变化关系如图乙所示,图中h2对应图线的最高点,h3到h4范围内图线为直线,其余部分为曲线.重力加速度为g,则(  )
A.h1高度处,弹簧形变量为
mgsinθ
k
B.h2高度处,弹簧形变量为
mgsinθ
k
C.h0高度处,弹簧的弹性势能为mg(h3-h0
D.h1高度处,弹簧的弹性势能为mg(h3-h1

答案

A、B、由图知,h2处小滑块的动能最大,此时滑块受力平衡,由平衡条件得:mgsinθ=kx,则得:弹簧的压缩量为:x=
mgsinθ
k
,则h1高度处,弹簧压缩量大于
mgsinθ
k
.故A错误,B正确.
C、由图知,滑块在h4处到达最高点,对于滑块从h0到h4过程,根据滑块和弹簧组成的系统,机械能守恒得:
EP0=mg(h4-h0),即h0高度处,弹簧的弹性势能为mg(h4-h0),故C错误.
D、由图看出在h3处滑块与弹簧刚分离,对于滑块从h1到h3过程,动能变化量为0,根据滑块和弹簧组成的系统,机械能守恒得:
EP1=mg(h3-h1),即h1高度处,弹簧的弹性势能为mg(h3-h1),故D正确.
故选:BD.
举一反三
某水上游乐场举办了一场趣味水上比赛.如图所示,质量m=50kg的参赛者(可视为质点),在河岸上A点紧握一根长L=5.0m的不可伸长的轻绳,轻绳另一端系在距离水面高H=10.0m的O点,此时轻绳与竖直方向的夹角为θ=37°,C点是位于O点正下方水面上的一点,距离C点x=4.8m处的D点固定着一只救生圈,O、A、C、D各点均在同一竖直面内.若参赛者抓紧绳端点,从台阶上A点沿垂直于轻绳斜向下以一定的初速度跃出,当摆到O点正下方的B点时松开手,此后恰能落在救生圈内.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,


12.96
=3.6,g=10m/s2
(1)求参赛者经过B点时速度的大小v;
(2)参赛者从台阶上A点跃出时的动能Ek为多大?
(3)沿竖直方向适当调节绳端O点的高度(仍在A点上方),参赛者从A点拉直并抓紧轻绳,由静止开始摆下,经O点正下方松开绳,此后也恰能落在救生圈内.试求参赛者松开绳时距水面的高度h.
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在水平地面处,以30m/s的初速度竖直向上抛出一个小球,不计阻力.求:
(1)球距地面多高处,它的重力势能是动能的2倍?
(2)若小球在运动过程中,动能是重力势能的2倍时,它的速度多大?
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如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(  )
A.
物体A将弹簧压缩的过程中,A机械能守恒
B.
A置于光滑水平面,物体B沿光滑斜面下滑,物体B机械能守恒
C.
不计任何阻力时A加速下落,B加速上升过程中,A、B机械能守恒
D.
小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒
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如图所示,物体A的质量M=2kg和物体B的质量m=1kg,通过轻绳子跨过滑轮相连.斜面光滑,不计绳子和滑轮之间的摩擦.开始时A物体离地的高度为h=0.4m,B物体位于斜面的底端,斜面倾角为θ=30°,刚开始时用手托住A物体,使A、B两物均处于静止状态.重力加速度g=10m/s2,撤去手后,求:
(1)A物体落地瞬间的速度大小?
(2)A物体落地后B物体在斜面上的最远点离地的高度多大?
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一个质量为m的质点,在外力F和重力的作用下,由静止开始斜向下作匀加速直线运动,加速度方向与竖直方向成θ角.为使质点机械能保持不变,F的大小必须等于(  )
A.mgB.mgsinθC.mgtanθD.mgcosθ
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