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精英家教网一圆弧形的槽,槽底放在水平地面上,槽的两侧与光滑斜坡aa′、bb′相切,相切处a、b位于同一水平面内,槽与斜坡在竖直平面内的截面如图所示.一小物块从斜坡aa′上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下,并自a处进入槽内,到达b后沿斜坡bb′向上滑行,已知到达的最高处距水平面ab 的高度为h;接着小物块沿斜坡bb′滑下并从b处进入槽内反向运动,若不考虑空气阻力,则(  )
A、小物块再运动到a处时速度变为零B、小物块每次经过圆弧槽最低点时对槽的压力不同C、小物块不仅能再运动到a处,还能沿斜坡aa′向上滑行,上升的最大高度为hD、小物块不仅能再运动到a处,还能沿斜坡aa′向上滑行,上升的最大高度小于h
分析:物块在运动过程中,重力和滑动摩擦力做功,滑动摩擦力做功与路程成正比.先根据动能定理物块从为2h处滑下过程,再研究物块反向运动过程,即可求解.
解答:解:A、设物块在斜面上所受的滑动摩擦力大小为f,斜面的倾角为α.
物块从右侧2h处滑下到滑上左侧最高点的过程,根据动能定理得:
mg(2h-h)-f
3h
sinα
=0,
得:f=
1
3
mgsinα
…①
物块反向运动过程,设沿斜坡aa′向上滑行到达的最高处距水平面ab 的高度为h′,根据动能定理得:
mg(h-h′)-f
h+h′
sinα
=0…②
联立①②得:h′=
1
2
h
所以小物块不仅能再运动到a处,还能沿斜坡aa′向上滑行,上升的最大高度小于h,故AC错误,D正确;
B、由于摩擦力做负功,所以小物块每次经过圆弧槽最低点时,速度减小,在最低点弹力和重力的合力提供向心力,有:
N-mg=m
v2
R
则返回时弹力减小,故B正确.
故选:BD
点评:本题关键明确滑块的运动规律,然后选择恰当的过程运用动能定理列式分析,不难.
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