如图所示,质量为2kg的物体与弹簧相连,弹簧的另一端固定在水平面上,物体原来处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,经0.4s弹簧刚好恢复到原长,此时物体的速度大小为2m/s,设整个过程弹簧始终在弹簧性限度内,取g=10m/s2.则( )A. 在0~0.4s内拉力对物体做的功为4JB. 在0~0.4s内拉力的最大功率为60WC. t=0.2s时刻拉力大小为25ND. 在0~0.4s内拉力做的功等于弹簧弹力对物体做的功
问题描述:
如图所示,质量为2kg的物体与弹簧相连,弹簧的另一端固定在水平面上,物体原来处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,经0.4s弹簧刚好恢复到原长,此时物体的速度大小为2m/s,设整个过程弹簧始终在弹簧性限度内,取g=10m/s2.则( )
A. 在0~0.4s内拉力对物体做的功为4J
B. 在0~0.4s内拉力的最大功率为60W
C. t=0.2s时刻拉力大小为25N
D. 在0~0.4s内拉力做的功等于弹簧弹力对物体做的功
答
A、根据动能定理得:WF−mgh+W弹=
mv2=4J,因为弹力做功与重力做功的大小不等,则拉力做功不等于4J.故A错误.1 2
B、在0~0.4s内,当弹簧恢复原状时,拉力最大,F-mg=ma,a=
=v t
=5m/s2,则F=mg+ma=30N,则最大功率P=Fv=60W.故B正确.2 0.4
C、t=0.2s时的弹簧弹力无法求出,根据牛顿第二定律,求不出拉力的大小.故C错误.
D、无法判断拉力做功和弹簧弹力做功的大小.故D错误.
故选B.
答案解析:根据动能定理判断在0~0.4s内拉力对物体做功的大小,在0~0.4s内,因为物体做匀加速直线运动,知弹簧恢复原长时拉力最大,此时的速度最大,则功率最大,根据P=Fv求出0~0.4s内拉力的最大功率.
考试点:功率、平均功率和瞬时功率;功的概念.
知识点:本题综合考查了动能定理、功能关系、牛顿第二定律,综合性较强,对学生能力的要求较高,是一道难题.