题目内容

13.如图所示,斜面和水平面是由同一板材上截下的两段,连接处能量不损失.将小铁块从A处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于P处.若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将铁块放回A处,并给铁块一个初速度,使之沿新斜面向下滑动.以下关于铁块运动的描述,正确的说法是(  )
A.铁块匀速直线运动B.两次运动摩擦力所做的功不相等
C.后一次运动一定比前一次的时间短D.铁块匀变速直线运动

分析 物体从斜面滑至水平面上,若动摩擦因素相等,则下滑过程中滑动摩擦力对物体所做的功为Wf=-μmgLcosα-μmgL2=-μmg(L1+L2),即物体从A经B滑到C点跟物体从A经P滑到C点,滑动摩擦力对物体所做的功相等,与斜面的倾角无关.

解答 解:设A距离地面的高度为h,$\overline{AB}=L$,$\overline{OB}={L}_{1}$,$\overline{BP}={L}_{2}$,动摩擦因数为μ,斜面AB的倾角为α,斜面AB的倾角为β,如图所示
对全过程运用动能定理有:
mgh-μmgLcosα-μmgL2=0
而L1=Lcosα
整理得:mgh-μmgL1-μmgL2=0
而${L}_{1}+{L}_{2}=\overline{OP}$
即h-μ(L1-L2)=0
解得:$μ=\frac{h}{{L}_{1}+{L}_{2}}=\frac{h}{\overline{OP}}$;
若将AP连接,则物体在斜面上受重力、支持力及摩擦力,合外力为:F=mgsinβ-μmgcosβ,
而由几何关系可知:$tanβ=\frac{h}{\overline{OP}}$
代入合力表达式可知,物体受到的合力为零,故物体应在AP斜面上做匀速直线运动,故A正确;
第一次摩擦力做功为:Wf=-μmgLcosα-μmgL2=-μmg(L1+L2)=$-μmg\overline{OP}$
与斜面的倾角无关,故两次运动摩擦力所做的功相等,B、D选项错误;
由于题中没有给出第二次匀速下滑的速度的具体数值,故无法确定两次运动的时间关系,C错误;
故选:A

点评 本题综合考查了动能定理、匀速直线运动规律、以及物体的平衡,难度中等,利用动能定理分析能使过程简化,再对物体受力分析得出结论.

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