1. (2020·黑龙江哈尔滨六中检测)如图所示,物体A的质量为M,圆环B的质量为m,通过绳子连接在一起,圆环套在光滑的竖直杆上,开始时连接圆环的绳子处于水平,长度l=4 m,现从静止释放圆环。不计定滑轮和空气的阻力,g取10 m/s2,若圆环下降h=3 m时的速度v=5 m/s,则A和B的质量关系为( )
A.= B.=
C.= D.=
解析:选A。圆环下降3 m后的速度可以按如图所示分解,故可得vA=vcos θ=,A、B和绳子看成一个整体,整体只有重力做功,机械能守恒,当圆环下降h=3 m时,根据机械能守恒定律可得mgh=MghA+mv2+Mv,其中hA=-l,联立可得 =,故A正确。
2.(多选)(2020·湖南衡阳二模) 如图所示,一根轻弹簧一端固定在O点,另一端固定一个带有孔的小球,小球套在固定的竖直光滑杆上,小球位于图中的A点时,弹簧处于原长,现将小球从A点由静止释放,小球向下运动,经过与A点关于B点对称的C点后,小球能运动到最低点D点,OB垂直于杆,则下列结论正确的是( )
A.小球从A点运动到D点的过程中,其最大加速度一定大于重力加速度g
B.小球从B点运动到C点的过程,小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和可能增大
C.小球运动到C点时,重力对其做功的功率最大
D.小球在D点时弹簧的弹性势能一定最大
解析:选AD。小球从B点运动到C点的过程中,弹簧处于压缩状态,小球竖直方向受到重力和弹簧压力的竖直分力,所以合力大于重力,加速度大于重力加速度g,因此,其最大加速度一定大于重力加速度g,故A正确;小球位于图中的C点时,弹簧处于原长,则小球从B点运动到C点的过程,弹簧的弹性势能减小,小球的重力势能也减小,则小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和一定减小,故B错误;在C点小球所受的合力等于重力,小球要继续向下加速,小球从C点运动到D点的过程中,弹簧的拉力沿杆向上的分力先小于重力,后大于重力,合力先向下后向上,小球先加速后减速,所以在CD间的某点速度最大,重力对其做功的功率最大,故C错误;小球从A点运动到D点的过程中,只有重力和弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒,即小球的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和保持不变,在D点,小球的重力势能和动能都最小,则弹簧的弹性势能最大,故D正确。