Question

4．如圖所示，固定的水平光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與豎直面內(nèi)處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在天花板上，圓環(huán)從位置P開始在水平恒力F作用下由靜止向右運動，通過位移L到達位置N時，彈簧的彈力大小與在P位置時彈力的大小相等，則圓環(huán)在由位置P向位置N運動的過程中（　�。�

• A． 圓環(huán)到達位置N時速度為零
• B． 圓環(huán)的動能先減小后增大
• C． 圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加了FL
• D． 彈簧的彈簧勢能先減小后增大

Answer 1

分析 圓環(huán)在由位置P向位置N運動的過程中，恒力和彈簧的彈力對圓環(huán)做功，根據(jù)動能定理求圓環(huán)到達位置N時的速度．根據(jù)外力對圓環(huán)做的總功分析動能的變化情況．利用功能原理分析系統(tǒng)機械能的增加量．由形變量的變化分析彈簧彈性勢能的變化．

解答 解：A、圓環(huán)到達位置N時，彈簧的彈力大小與在P位置時彈力的大小相等，在兩個位置彈簧的形變量相等，彈簧的彈性勢能相等，則從P到N的過程中，彈簧的彈力對圓環(huán)做功為零，對圓環(huán)，由動能定理得 FL=$\frac{1}{2}m{v}_{N}^{2}$，可知圓環(huán)到達N點時速度不為零，故A錯誤．
B、圓環(huán)在P處時彈簧處于壓縮狀態(tài)，到N處時彈簧處于伸長狀態(tài)，圓環(huán)從P到N的過程中，彈簧的彈力先做正功后做負功，恒力一直做正功，由動能定理知圓環(huán)開始階段動能增加，故B錯誤．
C、對于圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)，根據(jù)功能原理知，系統(tǒng)的機械能增加量等于恒力F做的功，為FL，故C正確．
D、彈簧由壓縮狀態(tài)變?yōu)樵�長，再伸長，所以彈簧的彈簧勢能先減小后增大，故D正確．
故選：CD

點評 對物理過程進行受力分析、運動分析和做功情況分析是解決問題的根本方法．要注意圓環(huán)的機械能不守恒，圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機械能才守恒．