Question

16．如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體A接觸，但未與物體A連接，彈簧水平且無形變．現(xiàn)對物體A施加一個水平向右的瞬間沖量，大小為I₀，測得物體A向右運(yùn)動的最大距離為x₀，之后物體A被彈簧彈回最終停在距離初始位置左側(cè)2x₀處．已知彈簧始終在彈簧彈性限度內(nèi)，物體A與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，下列說法中正確的是（　�。�

• A． 物體A整個運(yùn)動過程，彈簧對物體A的沖量為零
• B． 物體A向右運(yùn)動過程中與彈簧接觸的時間一定等于物體A向左運(yùn)動過程中與彈簧接觸的時間
• C． 物體A向左運(yùn)動的最大動能E_km=$\frac{{{I}_{0}}^{2}}{2m}$-2μmgx₀
• D． 物體A與彈簧作用的過程中，系統(tǒng)的最大彈性勢能E_p=$\frac{{{I}_{0}}^{2}}{2m}$-μmgx₀

Answer 1

分析 對物體的運(yùn)動過程進(jìn)行分析，由沖量的定義可明確彈力的沖量；根據(jù)運(yùn)動過程分析以及牛頓第二定律可明確物體向左和向右運(yùn)動過程中的加速度，則可明確對應(yīng)的時間大小；物體在向左運(yùn)動至彈力與摩擦力相等時速度達(dá)最大，根據(jù)功能關(guān)系可求得物體的最大動能以及最大彈性勢能．

解答 解：A、由于彈簧的彈力一直向左，根據(jù)沖量的定義I=Ft，知彈力的沖量不可能為零，故A錯誤；
B、物體向右運(yùn)動過程受向左的彈力和摩擦力，而向左運(yùn)動過程中受向左的彈力與向右的摩擦力，因此向左運(yùn)動時的加速度小于向右運(yùn)動時的加速度；而與彈簧接觸向左和向右的位移大小相等，則由位移公式可得，向右運(yùn)動的時間一定小于向左運(yùn)動的時間；故B錯誤；
C、物體在向左運(yùn)動至彈力與摩擦力相等時速度達(dá)最大，動能最大，設(shè)物體的最大動能為E_km．此時的壓縮量為x，彈簧的彈性勢能為E_P．
從動能最大位置到最左端的過程，由功能關(guān)系有：E_km+E_P=μmg•（x+2x₀）
從開始到向左動能最大的過程，有 $\frac{{{I}_{0}}^{2}}{2m}$=E_km+E_P+μmg•（2x₀-x），聯(lián)立解得 E_km=$\frac{{{I}_{0}}^{2}}{2m}$-2μmgx＞$\frac{{{I}_{0}}^{2}}{2m}$-2μmgx₀，故C錯誤；
D、由動量定理可知I₀=mv₀，由功能關(guān)系知，系統(tǒng)具有的最大彈性勢能 E_P=$\frac{1}{2}$mv₀²-μmgx₀=$\frac{{{I}_{0}}^{2}}{2m}$-μmgx₀；故D正確；
故選：D

點(diǎn)評 本題為力學(xué)綜合性題目，要求學(xué)生能正確分析問題，根據(jù)題意明確所對應(yīng)的物理規(guī)律的應(yīng)用，運(yùn)用功能關(guān)系、牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)公式分析．