题目内容

(2012?嘉兴二模)如图所示,曲面PC和斜面PD固定在水平面MN上,C、D处平滑连接,O点位于斜面顶点P的正下方.某人从顶端P由静止开始分别沿曲面和斜面滑下,经过C、D两点后继续运动,最后停在水平面的A、B两处.各处材质相同,忽略空气阻力,则(  )
分析:将曲面分成无数小段,分别求出沿斜面PD下滑以及沿曲面下滑摩擦力做功,比较大小.根据全过程运用动能定理,比较全过程克服摩擦力做功.
解答:解:A、设PD斜面与水平方向上的夹角为θ,则PD段克服摩擦力做功Wf=μmgcosθs=μmgsPD水平.将PC段分成无数小段,由于在曲面上运动,径向的合力提供向心力,则支持力大于重力垂直于曲面方向上的分力,则每一小段克服摩擦力做功大于μmgscosα=μmgs水平,则整个曲面过程中,克服摩擦力做功大于μmgsPC水平.因为斜面和曲面的水平距离未知,则克服摩擦力做功不一定相等.故A错误.
B、对全过程运动动能定理得,mgh-Wf=0,知此人沿PCA和沿PDB运动克服摩擦力做功一定相等.故B错误.
C、因为整个过程克服摩擦力做功相等,沿斜面下滑在整个过程中摩擦力做功等于μmgsPB水平.而沿曲面下滑克服摩擦力做功大于μmgsPA水平,则OA一定小于OB.故C错误,D正确.
故选D.
点评:本题的难点是比较出μmgsPA水平与μmgsPB水平的大小关系,对曲面段采用微分思想.
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