题目内容

16.如图所示,一光滑圆环固定在竖A平面内,环上套着两个质量为mA和mB的小球A和B(中央有孔),A、B间由轻杆连接着,两个小球可以看做质点,且mA大于mB,细杆的长度刚好等于圆环的直径,在小球A从圆环竖直方向最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中.下列几种说法中正确的是(  )
A.小球A、B组成的系统的机械能减小
B.A球减小的重力势能大于B球增加的重力势能
C.B球动能的增加量等于A球重力势能的减少量
D.当A球到达最低点时,细杆对B球所做的功为$\frac{4{m}_{A}{m}_{B}}{{m}_{A}+{m}_{B}}$gR

分析 小球A、B组成的系统只有重力做功,机械能守恒.由公式Ep=mgh分析重力势能变化量的大小.由系统的机械能守恒求出A球到达最低点时B球的速度,再由动能定理求细杆对B球所做的功.

解答 解:A、小球A、B组成的系统只有重力做功,系统的机械能守恒.故A错误.
B、由于mA大于mB,由公式Ep=mgh分析可知,A球减小的重力势能大于B球增加的重力势能.故B正确.
C、由系统的机械能守恒可知,A球重力势能的减少量等于B球增加的重力势能、AB两球动能的增加量之和,故C错误.
D、设A球到达最低点时两球的速度大小为v.根据系统的机械能守恒得:
  (mA-mB)g•2R=$\frac{1}{2}({m}_{A}+{m}_{B}){v}^{2}$
对B球,由动能定理得:
  W-mBg•2R=$\frac{1}{2}{m}_{B}{v}^{2}$
解得细杆对B球所做的功 W=$\frac{4{m}_{A}{m}_{B}}{{m}_{A}+{m}_{B}}$gR.故D正确.
故选:BD

点评 本题是杆系的系统机械能守恒问题,要掌握机械能守恒的条件,判断出系统的机械能是守恒的,要明确动能定理是求变力做功常用的方法.

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