Question

如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m₀的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量为m(m<m₀)的小球从槽高h处开始自由下滑,下列说法正确的是(　　)

A. 在以后的运动过程中,小球和槽的水平方向动量始终守恒

B. 在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功

C. 全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒,且水平方向动量守恒

D. 小球被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,但小球不能回到槽高h处

Answer

D

【解析】A、当小球与弹簧接触后，小球与槽组成的系统在水平方向所受合外力不为零，系统在水平方向动量不守恒，A错误；

B、下滑过程中两物体都有水平方向的位移，而力是垂直于球面的，故力和位移夹角不垂直，故两力均做功，B错误；

C、全过程小球和槽、弹簧所组成的系统只有重力与弹力做功，系统机械能守恒，小球与弹簧接触过程系统在水平方向所受合外力不为零，系统水平方向动量不守恒，C错误；

D、球在槽上下滑过程系统水平方向不受力，系统水平方向动量守恒，球与槽分离时两者动量大小相等，由于，则小球的速度大小大于槽的速度大小，小球被弹簧反弹后的速度大小等于球与槽分离时的速度大小，小球被反弹后向左运动，由于球的速度大于槽的速度，球将追上槽并要槽上滑，在整个过程中只有重力与弹力做功系统机械能守恒，由于球与槽组成的系统总动量水平向左，球滑上槽的最高点时系统速度相等水平向左系统总动能不为零，由机械能守恒定律可知，小球上升的最大高度小于h，小球不能回到槽高h处，D正确；

故选D。