Question

【題目】如圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的圓環(huán)，桿與水平方向夾角為，圓環(huán)與豎直放置的輕質彈簧上端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點，此時彈簧處于原長h，讓圓環(huán)沿桿由靜止滑下，滑到桿的底部時速度恰好為零，在環(huán)下滑過程中

A. 圓環(huán)和地球組成的系統機械能守恒

B. 當彈簧垂直光滑桿時，圓環(huán)的速度最大

C. 彈簧的最大彈性勢能為

D. 彈簧從豎直位置轉過角過程中，彈簧對圓環(huán)的作用力先做負功后做正功，總功一定為零

Answer 1

【答案】CD

【解析】

A、圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿底端的過程中有兩個力對圓環(huán)做功，即環(huán)的重力和彈簧的拉力；所以圓環(huán)和地球組成的系統機械能不守恒，如果把圓環(huán)和彈簧組成的系統作為研究對象，則系統的機械能守恒，故選項A錯誤；

B、當圓環(huán)沿桿的加速度為零時，其速度最大，動能最大，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，給圓環(huán)一個斜向左下方的拉力，故選項B錯誤；

C、根據功能關系可知當圓環(huán)滑到最底端時其速度為零，重力勢能全部轉化為彈性勢能，此時彈性勢能最大，等于重力勢能的減小量即為，故選項C正確；

D、彈簧轉過角時，此時彈簧仍為原長，彈簧從豎直位置轉過角過程中，彈簧對圓環(huán)的作用力與運動方向的夾角先大于后小于，彈簧對圓環(huán)的作用力先做負功后做正功，總功一定為零，故選項D正確。