题目内容
12.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为M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<M)的小球从槽高h处开始自由下滑,下列说法正确的是( )A. | 在以后的运动全过程中,小球和槽的水平方向动量始终保持某一确定值不变 | |
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 |
分析 由动量守恒的条件可以判断动量是否守恒;由功的定义可确定小球和槽的作用力是否做功;由小球及槽的受力情况可知运动情况;由机械守恒及动量守恒可知小球能否回到最高点.
解答 解:A、在以后的运动全过程中,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,故A错误;
B、下滑过程中,两物体都有水平方向的位移,而相互作用力是垂直于球面的,故作用力方向和位移方向不垂直,故相互作用力均要做功,故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,故C错误;
D、小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m<M,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,故D正确;
故选:D
点评 解答本题要明确动量守恒的条件,以及在两球相互作用中同时满足机械能守恒,应结合两点进行分析判断.
练习册系列答案
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