题目内容

如图所示,质量为M的小车静止于光滑的水平面上,小车的AB部分是半径为R的1/4光滑圆弧形轨道,BC部分是粗糙的水平面.现将质量为m的小物体从A点由静止释放,最终小物体相对小车静止在小车上B、C两点之间的D点.用μl表示小物体与BC水平面间的动摩擦因数,用x表示B、D两点间的距离.下列说法正确的是(  )
分析:系统水平方向上不受外力,所以从A到D的过程中,系统水平方向动量守恒.在A点系统的总动量为零,到D点总动量仍为零,到D点两物体速度仍为零.
滑块从A到B的过程中,滑块木块均是光滑接触,故系统没有能量损失即机械能守恒;从B到D的过程中,滑块受摩擦力作用,且摩擦力对滑块做功,所以系统机械能不守恒.摩擦力对系统做多少功,系统的机械能就减少多少.即有mgR=μmgx,得到x的表达式,再进行分析.
解答:解:根据水平方向上动量守恒,小物体在A时系统速度为零,根据动量守恒定律得知,在D点时物体与小车的速度都为零.
根据能量守恒定律,小物体从A到D的过程中,小物体的重力势能全部转化为内能,即 mgR=μ1mgx
化简得 x=
R
μ1

所以保持其他量不变,则R越大x越大.故A正确,BCD错误.
故选A.
点评:此题主要考查动量守恒和机械能守恒定律的条件,需要注意的是滑块从A到B的过程中,系统动量不守恒,但在水平方向上动量守恒,因为系统在水平方向上没有受到外力作用.
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