Question

3．图甲为一支水平放置的弹性水笔，可以将它简化成如图乙所示的结构，共分为外充、弹簧、内芯三部分，在没有按压内芯时，弹簧恰好没有发生形变．如图丙所示，把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见位置a）：由静止释放，外壳竖直上升，其下端与静止的内芯碰撞（见位置b）；碰撞后外壳与内芯以共同的速度一起上升到最大高度处（见位置c）．内芯与外壳碰撞时损失部分机械能，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是（　　）

• A． 从a到b的过程中，外壳的机械能始终不变
• B． 仅增大弹簧的劲度系数，则笔弹起的高度将变小
• C． 当外壳的重力与弹簧弹力大小相等时，外壳的动能达到最大
• D． 从a到c的过程中，弹簧释放的弹性势能等于笔增加的重力势能

Answer 1

分析 由静止释放，外壳上升过程中，弹簧的弹性势能转化为外壳的机械能．外壳与内芯一起做竖直上抛运动，由机械能守恒定律分析笔弹起的高度变化．根据外壳的受力情况，判断其动能变化情况．结合系统的机械能守恒分析．

解答 解：A、从a到b的过程中，由于弹簧对外壳做正功，则外壳的机械能增大，故A错误．
B、仅增大弹簧的劲度系数，弹簧储存的弹性势能增大，外壳获得的动能增大，笔弹起的高度将变大，故B错误．
C、外壳上升的过程中，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，则外壳先向上加速，后向上减速，当当外壳的重力与弹簧弹力大小相等时，外壳的速度达到最大，则动能达到最大，故C正确．
D、从a到c的过程中，弹簧和外壳组成的系统机械能守恒，则知弹簧释放的弹性势能等于笔增加的重力势能，故D正确．
故选：CD

点评 本题的关键是分析外壳的运动过程，判断出每个过程能量是如何转化，利用能量守恒定律分析．