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精英家教网如图所示,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O,倾角为30°的斜面体置于水平地面上.A的质量为m,B的质量为4m.开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动.将A由静止释放,在其下摆过程中,斜面体始终保持静止,下列判断中正确的是(  )
A、地面对斜面体的摩擦力方向一直向左B、物块B受到的摩擦力先减小后增大C、小球A的机械能不守恒,A、B系统的机械能守恒D、小球A的重力的功率先增后减
分析:小物体B一直保持静止,小球A摆下过程,只有重力做功,机械能守恒.细线的拉力从零增加到最大,再对物体B受力分析,根据平衡条件判断静摩擦力的变化情况.对B与斜面整体受力分析,判断地面对斜面体摩擦力的方向.重力的功率等于重力大小与竖直分速度大小的乘积,运用特殊位置法分析.
解答:解:
A、对物体B和斜面体整体受力分析,由于A球向左下方拉物体B和斜面体整体,故一定受到地面对其一定有向右的静摩擦力.故A正确.
B、小球A摆下过程,只有重力做功,机械能守恒,有mgL=
1
2
mv2
,在最低点,有F-mg=m
v2
L
,解得F=3mg.
再对物体B受力分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,重力的下滑分量为Gx=(4m)gsin30°=2mg,
可知,拉力F先小于Gx,静摩擦力沿斜面向上,由平衡条件有:Gx=f+F,F增大,f减小;
后F大于Gx,静摩擦力沿斜面向下,由平衡条件有:Gx+f=F,F增大,f增大;故静摩擦力先减小后增大.故B正确.
C、小球A摆下过程,只有重力做功,机械能守恒.B的机械能不变,故A、B系统的机械能守恒.故C错误.
D、重力的功率等于重力大小与竖直分速度大小的乘积,开始时,速度为零,重力的功率为零;A到达最低点时,重力与速度垂直,重力功率也为零,故小球A的重力的功率先增后减.故D正确.
故选:BD
点评:本题关键是先根据机械能守恒求出小球A最低点速度,再根据向心力公式得出球对细线的拉力,最后对滑块B受力分析后根据共点力平衡条件判断静摩擦力变化情况;同时要注意研究对象的灵活选择.
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