题目内容

15.如图(甲)所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始向下运动,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,物体的机械能E随位移x的变化关系如图(乙)所示,其中0~x1过程的图线是曲线,x1~x2过程的图线为平行于x轴的直线,则下列说法中正确的是(  )
A.在0~x2过程中,物体先加速后匀速
B.在0~x1过程中,物体的加速度一直增大
C.在x1~x2过程中,物体的加速度为gsinθ
D.在0~x2过程中,拉力F做的功为WF=E2-E1+μmgcosθx2

分析 根据功能关系:除重力以外其它力所做的功等于机械能的增量,在0~x1过程中物体机械能在增大,知拉力在做正功,机械能与位移图线的斜率表示拉力和摩擦力的合力.当机械能不变时,拉力等于摩擦力,通过拉力的变化判断其加速度的变化.根据功能关系求拉力做功.

解答 解:A、根据功能关系可知,E-x图象的斜率等于力F和摩擦力的合力,在0~x1过程中,机械能不断增大,说明拉力F大于摩擦力,且拉力减小,所以物体做加速运动.在x1~x2过程中,拉力F等于摩擦力,物体的合力等于mgsinθ,所以物体做匀加速运动.故A错误.
B、在0~x1过程中,拉力减小,合力减小,则加速度一直减小,故B错误.
C、在x1~x2过程中,物体的合力等于mgsinθ,则物体的加速度为gsinθ.故C正确.
D、根据功能原理得:WF-μmgcosθx2=E2-E1,则WF=E2-E1+μmgcosθx2.故D正确.
故选:CD

点评 解决本题的关键通过图线的斜率确定出拉力的变化,然后根据牛顿第二定律判断出加速度的方向,根据功能关系研究拉力做功.

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