题目内容

7.如图所示,一轻弹簧下端固定在倾角θ=30°的斜面的底端,斜面固定在水平地面上.物块B放在木箱A的里面,它们(均视为质点)一起从斜面顶端a点由静止开始下滑,到b点接触弹簧,木箱A将弹簧上端压缩至最低点c,此时将物块B迅速拿出,然后木箱A又恰好被弹簧弹回到a点.已知木箱A的质量为m,物块B的质量为3m,a、c两点间的距离为L,重力加速度为g.下列说法正确的是(  )
A.若物块B没有被拿出,弹簧也能将它们一起弹回到a点
B.在A、B一起下滑的过程中,速度最大时的位置一定在b、c之间
C.弹簧上端在最低点c时,其弹性势能为0.8mgL
D.在木箱A从斜面顶端a下滑至再次回到a点的过程中,因摩擦产生的热量为1.5mgL

分析 对木箱A下滑和上滑过程,运用功能原理列式,可分析若物块B没有被拿出,弹簧能否将整体弹回a点.在A、B一起下滑的过程中,速度最大时的位置合力为零.根据功能关系求弹簧上端在最低点c时其弹性势能以及摩擦产生的热量.

解答 解:A、设弹簧上端在最低点c时,其弹性势能为Ep
将物块B拿出后木箱A从c点到a点的过程,由功能关系可得 Ep=mgLsinθ+μmgLcos30°.①
设若物块B没有被拿出,A、B整体从c点被弹回的距离为x.由功能关系可得 Ep=4mgxsinθ+μ•4mgxcos30°.②
对比①②得 x<L,可见,若物块B没有被拿出,弹簧不能将它们一起弹回到a点,故A错误.
B、在A、B一起下滑的过程中,合力为零时速度最大,该位置一定在b、c之间,故B正确.
C、在A、B一起下滑的过程中,由功能关系有 4mgLsinθ=μ•4mgLcos30°+Ep.③
由①③联立解得 Ep=0.8mgL,故C正确.
D、由①③联立解得 μmgLcos30°=0.3mgL,在木箱A从斜面顶端a下滑至再次回到a点的过程中,因摩擦产生的热量为 Q=μ•4mgLcos30°+μmgLcos30°=5μmgLcos30°=
1.5mgL,故D正确.
故选:BCD

点评 解决本题的关键是掌握功与能的关系,明确能量是如何转化的.解题时,采用分段法列式.

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