Question

如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，杆与水平方向夹角为，圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，此时弹簧处于原长h，让圆环沿杆由静止滑下，滑到杆的底部时速度恰好为零，在环下滑过程中

A. 圆环和地球组成的系统机械能守恒

B. 当弹簧垂直光滑杆时，圆环的速度最大

C. 弹簧的最大弹性势能为

D. 弹簧从竖直位置转过角过程中，弹簧对圆环的作用力先做负功后做正功，总功一定为零

Answer

CD

【解析】

A、圆环沿杆滑下，滑到杆底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和弹簧的拉力；所以圆环和地球组成的系统机械能不守恒，如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故选项A错误；

B、当圆环沿杆的加速度为零时，其速度最大，动能最大，此时弹簧处于伸长状态，给圆环一个斜向左下方的拉力，故选项B错误；

C、根据功能关系可知当圆环滑到最底端时其速度为零，重力势能全部转化为弹性势能，此时弹性势能最大，等于重力势能的减小量即为，故选项C正确；

D、弹簧转过角时，此时弹簧仍为原长，弹簧从竖直位置转过角过程中，弹簧对圆环的作用力与运动方向的夹角先大于后小于，弹簧对圆环的作用力先做负功后做正功，总功一定为零，故选项D正确。