题目内容

如图所示,小车由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成,静止在光滑水平面上,当小车固定时,从A点由静止滑下的物体到C点恰好停止.如果小车不固定,物体仍从A点静止滑下,则(  )
分析:当小车固定时,从A点由静止滑下的物体到C点恰好停止,根据能量守恒分析可知,物体的重力势能全部转化为系统的内能.
当小车不固定,系统水平方向动量守恒分析物体与小车相对静止时的共同速度,再由能量守恒分析物体停在小车上的位置.由于系统克服滑动摩擦力而产生的内能根据Q=f△s,△s是两个物体的相对位移大小.
解答:解:设BC长度为L.
依照题意,小车固定时,根据能量守恒可知,物体的重力势能全部转化为因摩擦产生的内能,即有:Q1=fL,其中f为物体与小车之间的摩擦力.
若小车不固定,设物体相对小车滑行的距离为S.
对小车和物体系统,根据水平方向的动量守恒定律可知,最终两者必定均静止,根据能量守恒可知物体的重力势能全部转化为因摩擦产生的内能,则有:
  Q2=Q1,而Q2=fS,
得到物体在小车BC部分滑行的距离S=L,故物体仍滑到C点停住.故A正确.
故选:A.
点评:本题是滑块在小车滑行的类型问题,往往是动量守恒定律与能量守恒定律的综合应用.如没有摩擦力,系统的机械能守恒.
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