Question

如圖所示，水平面上的輕彈簧一端與物體相連，另一端固定在墻上的P點(diǎn)，已知物體的質(zhì)量為m=2.0kg，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，彈簧的勁度系數(shù)k=200N/m．現(xiàn)用力F拉物體，使彈簧從處于自然狀態(tài)的O點(diǎn)由靜止開始向左移動(dòng)10cm，這時(shí)彈簧具有彈性勢(shì)能E_p=1.0J，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．若取g=10m/s²，則撤去外力F后（　�。�

A．物體向右滑動(dòng)的距離可以達(dá)到12.5 cm

B．物體向右滑動(dòng)的距離一定小于12.5 cm

C．物體回到O點(diǎn)時(shí)速度最大

D．物體到達(dá)最右端時(shí)動(dòng)能為零，系統(tǒng)機(jī)械能也為零

Answer 1

分析：在物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過程中運(yùn)用動(dòng)能定理判斷出O點(diǎn)的速度不為零，彈簧將被壓縮，根據(jù)能量守恒可以判斷物體向右滑動(dòng)距離的最大值，當(dāng)加速度等于零時(shí)，速度最大，此時(shí)彈簧彈力等于摩擦力，當(dāng)物體到達(dá)最右端時(shí)動(dòng)能為零，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈性勢(shì)能不為零，所以系統(tǒng)機(jī)械能不為零．

解答：解：A、當(dāng)物體至O點(diǎn)時(shí)，由動(dòng)能定理得：E_p-μmg×0.1=

1

2

mv²可知，物體至O點(diǎn)的速度不為零，將繼續(xù)向右壓縮彈簧，由能量守恒可得，E_p=μmgx′+E_p′，因E_p′＞0，所以解得x′＜12.5 cm，故A錯(cuò)誤，B正確．
C、當(dāng)物體向右運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)過程中，彈簧的彈力向右．由牛頓第二定律可知，kx-μmg=ma（x為彈簧的伸長(zhǎng)量），當(dāng)a=0時(shí)，物體速度最大，此時(shí)kx=μmg，彈簧仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故C錯(cuò)誤．
D、物體到達(dá)最右端時(shí)，動(dòng)能為零，但彈簧有彈性勢(shì)能，故系統(tǒng)的機(jī)械能不為零，D錯(cuò)誤．
故選B

點(diǎn)評(píng)：本題要求同學(xué)們能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析，清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況，知道當(dāng)加速度等于零時(shí)，物體速度最大，由于有滑動(dòng)摩擦力作用，系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，但能量守恒，難度適中．