如图所示,光滑斜面体固定在水平地面上,顶端装有质量不计的光滑定滑轮,跨过定滑轮的不可伸长细线两端连接两质量相等的物块A和B。物块A的正下方地面上固定一竖直轻弹簧,弹簧始终处于弹性限度内,忽略空气阻力。物块B在斜面体底端由静止释放后,在物块A下落至最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块A与弹簧接触前,A、B组成的系统机械能不守恒
B.物块A刚与弹簧接触时,物块B的动能最大
C.细线的拉力对物块B做的功等于B增加的机械能
D.弹簧的最大弹性势能等于物块A下降过程中减少的重力势能
[解析] 物块A与弹簧接触前,A、B组成的系统只有重力做功,故机械能守恒,故A错误;物块A刚与弹簧接触时弹簧弹力为零,依然有向下的加速度,故A向下加速运动,在A向下加速的过程中,物块B在绳的拉力作用下与A有相同的速度大小,故物块A刚与弹簧接触时,物块B的动能还未达到最大值,故B错误;由功能关系知,除重力之外的力对物块B做的功等于B增加的机械能,故细线的拉力对物块B做功等于B增加的机械能,故C正确;弹簧被压缩到最短时弹性势能最大,此时物块A的动能为零,在A下落的过程中,物块A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,故物块A减小的重力势能等于弹簧增加的弹性势能与物块B增加的机械能之和,即弹簧的最大弹性势能小于物块A下降过程中减少的重力势能,故D错误。
[答案] C
【对点练1】 (2020·盐城市模拟)如图所示,弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行。在通过弹簧中心的直线上,小球P从直线上的N点由静止释放,在小球P与弹簧接触到速度变为零的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球P动能一定在减小
B.小球P的机械能一定在减少
C.小球P与弹簧组成的系统的机械能一定在增加
D.小球P重力势能的减小量大于弹簧弹性势能的增加量
解析:选B。小球P与弹簧接触前,小球P沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,速度沿斜面向下;小球P与弹簧接触后,刚开始弹力小于重力沿斜面向下的分力,合外力沿斜面向下,加速度的方向沿斜面向下,随着弹簧形变量的不断增大,小球的加速度不断减小,此时小球P做加速度不断减小的加速运动;当弹力等于重力沿斜面向下的分力时,加速度为零,速度最大,小球P的动能最大,接着弹力大于重力沿斜面向下的分力,合外力方向沿斜面向上,加速度沿斜面向上,随着形变量的增大,加速度不断增大,速度不断减小,当弹簧压到最短时,小球P的速度为零,形变量最大。小球P的机械能不断减小,弹簧的弹性势能不断增大,最后达到最大。由上分析可知,小球P的动能先增大后减小,A错误;由上分析可知,小球P与弹簧组成的系统的机械能守恒,弹簧的弹性势能不断增大,所以小球P的机械能不断减小,B正确,C错误;当小球P的速度为零时,根据系统机械能守恒,可知小球P重力势能的减小量等于弹簧弹性势能的增加量,D错误。