4.如图所示,一个质量为M的物体放在水平面上,物体上方连接一个长为L、劲度系数为k的轻弹簧,现用手拉着弹簧P点缓慢向上移,直到物体离开地面一段距离,在这一过程中,P点位移是H(设开始时弹簧处于原长),则物体的重力势能增加了( C )
A.MgH B.MgH+Mgk
C.MgH-?Mg?2k D.MgH-Mgk
解析:P刚开始上移时,弹簧伸长,而物体不动,直到P点上移Mgk后,弹簧不再伸长,物体才离开地面随弹簧一起上移,在上述过程中,物体重心上移的高度h=H-Mgk,所以重力势能增加了Mgh=MgH-?Mg?2k,故C正确.
5.如图所示为地铁站用于安全检查的装置,主要由水平传送带和X光透视系统两部分组成,传送过程传送带速度不变.假设乘客把物品轻放在传送带上之后,物品总会先后经历两个阶段的运动,用v表示传送带速率,用μ表示物品与传送带间的动摩擦因数,则( C )
A.前阶段,物品可能向传送方向的相反方向运动
B.后阶段,物品受到摩擦力的方向跟传送方向相同
C.v相同时,μ不同的等质量物品与传送带摩擦产生的热量相同
D.μ相同时,v增大为原来的2倍,前阶段物品的位移也增大为原来的2倍
解析:物品轻放在传送带上,前阶段,物品受到向前的滑动摩擦力,所以物品的运动方向一定与传送带的运动方向相同,故A错误.后阶段,物品与传送带一起做匀速运动,不受摩擦力,故B错误.设物品匀加速运动的加速度为a,由牛顿第二定律得f=μmg=ma,物品的加速度大小为a=μg,匀加速的时间为t=va=vμg,位移为x=v2t,传送带匀速运动的位移为x′=vt,物品相对传送带滑行的距离为Δx=x′-x=vt2=v22μg,物品与传送带摩擦产生的热量为Q=μmgΔx=12mv2,则知v相同时,μ不同的等质量物品与传送带摩擦产生的热量相同,故C正确.前阶段物品的位移为x=v2t=v22μg,则知μ相同时,v增大为原来的2倍,前阶段物品的位移增大为原来的4倍,故D错误.