题目内容

4.如图所示,甲、乙两个高度相同的固定斜面,倾角分别为α1和α2,且α1<α2.质量为m的物体(可视为质点)分别从这两个斜面的顶端由静止沿斜面滑到底端,物体与这两个斜面的动摩擦因数均为μ.关于物体两次下滑的全过程,下列说法中正确的是(  )
A.重力所做的功和重力的平均功率均相同
B.物体两次下滑的时间不相同
C.动能的变化量相同
D.机械能的变化量相同

分析 重力做功只与始末位置有关,据此确定重力做功情况,由于重力做功相同,故重力的平均功率与物体下滑时间有关,根据下滑时间确定重力做功功率,同时求得摩擦力做功情况,由动能定理确定物体获得的动能及动能的变化量.

解答 解:AB、重力做功只与始末位置有关,两种轨道上滑下,物体下滑的距离相等,故重力做功相同,物体沿斜面下滑时由牛顿第二定律有:mgsinα-μmgcosα=ma,可得物体下滑时的加速度a=gsinα-μgcosα,因为α1<α2,所以物体下滑时的加速度a2>a1,物体下滑高度相同,可知,沿倾角α1下滑的距离大于沿倾角α2下滑的距离,结合a2>a1,可知,沿倾角α1下滑的时间大于沿倾角α2下滑的时间,又因为重力做功相等,故重力做功的平均功率不等,故A错误、B正确;
C、由以上分析知,沿斜面下滑时的摩擦力f=μmgcosα沿倾角α1的摩擦力f1大于沿斜角α2下滑时的摩擦力,而沿倾角α1下滑的距离大,故克服摩擦力做功大于沿倾角α2下滑时克服摩擦力做的功,根据动能定理可知,沿倾角α2下滑时物体获得的动能大,故C错误;
D、由C分析知,两种情况下摩擦力做的功不同,故机械能的变化量不等,所以D错误.
故选:B.

点评 本题主要考查动能定理和功能关系.关键要明确研究的过程列出等式表示出需要比较的物理量,正确的对物体进行受力分析和做功分析是正确解决问题的关键.

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