Question

18．如圖所示，連著彈簧的小球套在水平桿上，彈簧自由伸長時，小球位于O點．小幅度向左或向右改變小球位置，小球仍能靜止．現較大幅度改變小球位置，把小球移至A 點后使其靜止，然后釋放．
（1）小球向右運動過程中速度最大點出現在O點左側（選填“O點”、“O點左側”、“O點右側”、“都有可能”）；
（2）小球第一次向右經過O點至到達最右端B的過程中能量轉化情況為動能轉化為內能和彈性勢能；
（3）小球最終靜止的位置是可能是O點，也可能偏左或是偏右（選填“O點”、“O點左側”、“O點右側”、“可能是O點，也可能偏左或是偏右”）．

Answer 1

分析 本題根據功能關系分析物體運動的路程，此題中涉及三種形式的能：彈性勢能、動能和內能，分析最終彈簧是否具有彈性勢能是關鍵．

解答 解：（1）由題意“小幅度向左或向右改變小球位置，小球仍能靜止”可知，水平桿是粗糙的，小球在摩擦力和彈力作用下也能處于靜止狀態．
小球向右運動過程中，始終受水平向左的摩擦力；開始一段時間內，向右的彈力大于向左的摩擦力，小球做加速運動；彈簧的壓縮量逐漸減小，彈力逐漸減小，當向右的彈力等于向左的摩擦力時，小球的速度達到最大，此時彈簧仍處于壓縮狀態，故速度最大點出現在O點左側；小球繼續向右運動，小球將做減速運動（其中，O處彈力為0N，摩擦力向左，此時小球在做減速運動，速度不是最大）．
綜上，小球向右運動過程中速度最大點出現在O點左側．
（2）小球從O點向右運動到最右端過程中，小球的速度減小，動能減��；彈簧的形變量逐漸增大，彈簧的彈性勢能增大；該過程中，小球要克服摩擦力做功，內能增大．
所以，此過程中小球的動能轉化為內能和彈性勢能；
（3）最初只有彈簧的彈性勢能，若彈性勢能全部轉化內能（即彈簧最終處于原長），則小球將停在O點；
若彈性勢能沒有全部轉化內能（還有少量的彈性勢能），小球將停在O點的左側或右側，此時小球在摩擦力和彈力作用下處于靜止狀態；
綜上，小球最終靜止的位置：可能是O點，也可能偏左或是偏右．
故答案為：
（1）O點左側；（2）動能轉化為內能和彈性勢能；（3）可能是O點，也可能偏左或是偏右．

點評 題干中沒有指出時光滑的桿，因此分析時要考慮到由于摩擦力而使彈性勢能和動能轉化為內能．