Question

14．如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)．圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC=h．圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v₀，恰好能回到A．彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g．則（　�。�

• A． 圓環(huán)下滑過(guò)程中，加速度一直減小
• B． 圓環(huán)下滑過(guò)程中，克服摩擦力做的功為$\frac{1}{4}mv_0^2$
• C． 圓環(huán)在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為$mgh-\frac{1}{4}mv_0^2$
• D． 圓環(huán)上滑經(jīng)過(guò)B的速度大于下滑經(jīng)過(guò)B的速度

Answer 1

分析 根據(jù)圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況分析下滑過(guò)程中，加速度的變化；研究圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑到C和在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A兩個(gè)過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)能定理列出等式求解；研究圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑到B過(guò)程和圓環(huán)從B處上滑到A的過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)能定理列出等式，分析經(jīng)過(guò)B的速度關(guān)系．

解答 解：A、圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，所以圓環(huán)先做加速運(yùn)動(dòng)，再做減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，所以經(jīng)過(guò)B處的加速度為零，所以加速度先減小，后增大，故A錯(cuò)誤．
B、研究圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑到C過(guò)程，由動(dòng)能定理得：mgh-W_f-W_彈=0-0=0
在C處獲得一豎直向上的速度v₀，恰好能回到A，由動(dòng)能定理得：
-mgh+W_彈-W_f=0-$\frac{1}{2}$mv₀²
解得：克服摩擦力做的功為 W_f=$\frac{1}{4}mv_0^2$，故B正確
C、由上解得：W_彈=mgh-$\frac{1}{4}$mv₀²，所以在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為 E_p=W_彈=mgh-$\frac{1}{4}$mv₀²，故C正確；
D、研究圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑到B過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)能定理列式得：
  mgh′-W′_f-W′_彈=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$-0
研究圓環(huán)從B處上滑到A的過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)能定理列出等式
-mgh′-W′_f+W′_彈=0-$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{′2}$
即得  mgh′+W′_f-W′_彈=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{′2}$
由于W′_f＞0，所以$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{′2}$＞$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$，所以圓環(huán)上滑經(jīng)過(guò)B的速度大于下滑經(jīng)過(guò)B的速度，故D正確
故選：BCD

點(diǎn)評(píng) 能正確分析小球的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行受力、運(yùn)動(dòng)、做功分析，是解決問(wèn)題的根本方法，掌握動(dòng)能定理的應(yīng)用．