Question

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的物體接觸（未連接），彈簧水平且無形變．用水平力F緩慢推動(dòng)物體，在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x₀，此時(shí)物體靜止．撤去F后，物體開始向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的最大距離為3x₀．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g．則（　�。�

• A．撤去F后，物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻減速運(yùn)動(dòng)
• B．F對(duì)彈簧做的功為3μmgx₀
• C．物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2

  x0 μg

• D．物體開始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為μmgx₀

Answer 1

分析：本題通過分析物體的受力情況，來確定其運(yùn)動(dòng)情況：撤去F后，物體水平方向上受到彈簧的彈力和滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力不變，而彈簧的彈力隨著壓縮量的減小而減小，可知加速度先減小后增大，物體先做變加速運(yùn)動(dòng)，再做變減速運(yùn)動(dòng)，最后物體離開彈簧后做勻減速運(yùn)動(dòng)；撤去F后，根據(jù)牛頓第二定律求解物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大��；物體離開彈簧后通過的最大距離為3x₀，由牛頓第二定律求得加速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)位移公式求得時(shí)間；當(dāng)彈簧的彈力與滑動(dòng)摩擦力大小相等、方向相反時(shí)，速度最大，可求得此時(shí)彈簧的壓縮量，即可求解物體開始向左運(yùn)動(dòng)到速度最大的過程中克服摩擦力做的功．

解答：解：A、撤去F后，物體水平方向上受到彈簧的彈力和滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力不變，而彈簧的彈力隨著壓縮量的減小而減小，彈力先大于滑動(dòng)摩擦力，后小于滑動(dòng)摩擦力，則物體向左先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)，隨著彈力的減小，合外力先減小后增大，則加速度先減小后增大，故物體先做變加速運(yùn)動(dòng)，再做變減速運(yùn)動(dòng)，最后物體離開彈簧后做勻減速運(yùn)動(dòng)；故A錯(cuò)誤
B、壓縮過程，有功能關(guān)系知，外力做功等于彈性勢能和克服摩擦力做功；釋放后，對(duì)物塊應(yīng)用動(dòng)能定理，彈力做功等于克服摩擦力做功，彈力做功大小等于彈性勢能的大小，但兩次克服摩擦力做功不同，故F對(duì)彈簧做的功大于3μmgx₀，故B錯(cuò)誤
C、彈簧恢復(fù)原長后，物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a=μg，物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=2

x0 μg

，故C正確
D、當(dāng)彈力等于摩擦力時(shí)，物體速度增大，此時(shí)彈簧沒有恢復(fù)原長，故D錯(cuò)誤
故選C．

點(diǎn)評(píng)：本題分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是解答的關(guān)鍵，要抓住加速度與合外力成正比，即可得到加速度是變化的．運(yùn)用逆向思維研究勻減速運(yùn)動(dòng)過程，比較簡便