题目内容
如图所示,AB为光滑的水平面,BC是倾角为α的足够长的光滑斜面(斜面体固定不动)。AB、BC间用一小段光滑圆弧轨道
相连。一条长为L的均匀柔软链条开始时静止地放在ABC面上,其一端D至B的距离为L-a,现自由释放链条,则:
(1)链条下滑过程中,系统的机械能是否守
恒?简述理由;
(2)链条的D端滑
到B点时,链条的速率为多大?
(1)链条下滑过程中,系统的机械能是否守
(2)链条的D端滑
解:(1)链条机械
能守恒,因为斜面是光滑的,只有重力做功,符合机械能守恒的条件
(2)设链条质量为m,始、末状态的重力势能变化可认
为是由L-a段下降高度h引起的(如图所示),即:![]()
h=(
+a)sinα=
sinα
而该部分的质量为:m'=
m
即重力![]()
势能变化量为:△Ep=m'gh=
mg
sinα=
mgsinα
因为软链条的初速度为零,所以有:△Ek=
mv2
由机械能守恒定律△Ep=△Ek
得:
mgsinα=
mv2
所以v=![]()
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