Question

【题目】如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长时，圆环高度为h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑到底端的过程中(杆与水平方向夹角为30°)(　　)

A. 圆环机械能守恒

B. 弹簧的弹性势能先减小后增大

C. 弹簧的弹性势能变化了mgh

D. 弹簧与光滑杆垂直时圆环动能最大

Answer 1

【答案】C

【解析】

圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和弹簧的拉力；所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故A错误。弹簧的弹性势能随弹簧的形变量的变化而变化，由图知弹簧先缩短后再伸长，故弹簧的弹性势能先增大后减小再增大。故B错误。根据系统的机械能守恒，圆环的机械能减少了mgh，那么弹簧的机械能即弹性势能增大mgh。故C正确。当弹簧的弹力、重力和细杆轨圆环的支持力这三个力平衡时，圆环的加速度为零，速度最大，此位置不在弹簧与光滑杆垂直的位置，选项D错误；故选C.