题目内容

17.如图甲所示,物体以一定的初速度从倾角为α=37°的斜面底端沿斜面向上运动,上升的最大高度为3.0m,选择地面为参考平面,上升过程中,物体的机械能E机随高度h的变化如图2所示.g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80,则(  )
A.物体的质量m=1kg
B.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.40
C.物体上升过程的加速度大小a=6m/s2
D.物体回到斜面底端时的动能Ek=10J

分析 根据物体上升到最高点的机械能,抓到动能为零,机械能等于重力势能求出物体的质量.根据功能关系,结合机械能的变化量,求出摩擦力的大小,从而得出动摩擦因数的大小.根据牛顿第二定律求出上滑的加速度,对全过程研究,根据动能定理求出物体返回斜面底端的动能.

解答 解:A、由图线可知,上升到最高点时,动能为零,机械能等于重力势能,根据E=mgh得,30=30m,解得m=1kg,故A正确.
B、除重力以外其它力做功等于机械能的变化量,由图线可知,机械能减小20J,则克服摩擦力做功为20J,有f•x=20J,x=$\frac{h}{sinα}=\frac{3}{0.6}m=5m$,解得f=4N,根据f=μmgcos37°得,动摩擦因数μ=$\frac{4}{10×0.8}$=0.50,故B错误.
C、根据牛顿第二定律得,物体上升的加速度大小$a=\frac{mgsin37°+μgcos37°}{m}$=gsin37°+μgcos37°=6+0.5×8=10m/s2,故C错误.
D、对整个过程运用动能定理得,-f•2x=Ek-Ek0,代入数据解得物体返回斜面底端的动能Ek=10J,故D正确.
故选:AD.

点评 本题考查功能关系的综合运用,要知道重力做功不改变物体的机械能,摩擦力做功使物体机械能减少,由图象求出物体初末状态的机械能,应用重力势能的计算公式、动能定理即可正确解题.

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