材料 问题:如图所示,轻质弹簧固定在水平地面上,小球在外力的作用下竖直压缩弹簧至…
材料 问题:如图所示,轻质弹簧固定在水平地面上,小球在外力的作用下竖直压缩弹簧至C点并保持静止,撤去外力后小球向上运动,运动至B点时小球所受弹力与重力大小相等,运动至A点时弹簧恢复原长,小球脱离弹簧继续向上运动,若忽略空气阻力,则小球由C点运动至A点的过程中,下列说法正确的是( )。
A. 小球在A点时的机械能最大B. 小球在A点时的动能最大C. 弹簧在A点时的弹性势能最大D. 弹簧减小的弹性势能完全转化为小球的动能先想一想,再看答案与解析 ▸
正确答案:A
【正确率 41%】
由于忽略空气阻力,故小球运动过程中只有重力和弹簧弹力做功,则小球和弹簧组成的系统机械能守恒。小球由C点运动至A点的过程中,弹簧的形变量逐渐减小,则弹簧的弹性势能逐渐减小,弹簧减小的弹性势能完全转化为小球的机械能,所以小球的机械能逐渐增大,小球在A点时,弹簧的形变量为0,弹性势能减小至0,则此时小球的机械能达到最大,A项正确,C项错误;小球在A点时,脱离弹簧继续向上运动,所以其速度一定大于0,根据动能公式[图]和重力势能公式[图]可知,小球由C点运动至A点的过程中,其动能和重力势能均增大,所以弹簧减小的弹性势能转化为小球的动能和重力势能,D项错误。
根据题意可知,小球在B点时所受弹力[图]和重力[图]相等,故在CB阶段,小球所受弹力大于重力,其竖直方向上的合力[图],方向竖直向上,根据牛顿第二定律可知,加速度与合外力方向相同,则该阶段小球的加速度方向向上,与速度方向相同,则小球的速度逐渐增大,因此小球的动能逐渐增大;在BA阶段,小球所受重力大于弹力,其竖直方向上的合力[图],方向竖直向下,则加速度方向向下,小球的速度逐渐减小,因此小球的动能逐渐减小,所以小球在B点时的动能最大,B项错误。
故正确答案为A。