题目内容

2.如图所示,A、B两小球用细线跨过半径为R的光滑圆柱,圆柱固定在地面上.已知mB>mA,且$\frac{m_B}{m_A}$=k,一开始两球与圆柱轴心等高,在B球释放后直到A球沿圆柱面上升到最高点的过程中(A到达最高点时,B未落地)(  )
A.系统重力势能的减少是(mA-mB)gR
B.系统重力势能的减少是($\frac{π}{2}$mB-mA)gR
C.系统动能的增加是(mA+mB)gR
D.A球到达圆柱体最高点时的速度大小为$\sqrt{\frac{{gR({kπ-2})}}{k+1}}$

分析 由于是光滑圆柱,两球从静止开始至A上升到圆柱的最高点过程中,A、B两小球作为整体机械能守恒,根据机械能守恒表达式列出等式求解.

解答 解:AB、两球从静止开始至A上升到圆柱的最高点,A与B组成的系统减少的势能为:
△Ep减=mBg•$\frac{2πR}{4}$-mAgR=($\frac{π}{2}$mB-mA)gR.故A错误,B正确;
C、根据系统机械能守恒得:系统动能的增加△Ek增=△Ep减=mBg•$\frac{2πR}{4}$-mAgR.故C错误;
D、根据系统机械能守恒得:mBg•$\frac{2πR}{4}$-mAgR=$\frac{1}{2}$mAv2+$\frac{1}{2}$mBv2,将$\frac{m_B}{m_A}$=k代入,得:v=$\sqrt{\frac{{gR({kπ-2})}}{k+1}}$.故D正确.
故选:BD.

点评 该题主要考查了系统机械能守恒定律的应用,要注意A和B上升和下降的距离不等.

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