Question

16．如图1所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻质弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处，滑块与弹簧不拴接．现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的E_k-h图象（如图2），其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，以地面为零重力势能面，取g=10m/s²，由图象可知（　　）

• A． 小滑块的质量为0.2kg
• B． 弹簧最大弹性势能为0.5J
• C． 滑块上升过程中机械能守恒
• D． 小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4J

Answer 1

分析 根据E_k-h图象的斜率表示滑块所受的合外力，高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，结合能量守恒定律求解．

解答 解：A．在从0.2m上升到0.35m范围内，△E_k=△E_P=mg△h，图线的斜率绝对值为：k=$\frac{△{E}_{K}}{△h}$=$\frac{0.3}{0.35-0.2}$=2N=mg，则 m=0.2kg，故A正确；
B．根据能量守恒定律可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以E_pm=mg△h=0.2×10×（0.35-0.1）=0.5J，故B正确；
C．滑块未脱离弹簧前，滑块和弹簧组成的系统机械能守恒，滑块脱离弹簧后，滑块的机械能守恒，故C错误；
D．由图可知，当h=0.18m时的动能最大；在滑块整个运动过程中，系统的动能、重力势能和弹性势能之间相互转化，因此动能最大时，滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小，根据能的转化和守恒可知，E_Pmin=E-E_km=E_pm+mgh-E_km=0.5+0.2×10×0.1-0.32=0.38J，故D错误．
故选：AB．

点评 本题考查了能量守恒定律和图象的理解与应用问题，根据该图象的形状得出滑块从0.2m上升到0.35m范围内所受作用力为恒力，说明物体不再受到弹簧的弹力的作用是解题的关键．