题目内容

7.如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的小环,小环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为d.现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放,当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处),下列说法正确的是(  )
A.环减少的机械能大于重物增加的机械能
B.环在B处的速度为(3-2$\sqrt{2}$)gd
C.环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为$\sqrt{2}$
D.小环到达B处时,重物上升的高度也为d

分析 题中小环和重物系统机械能守恒,小环机械能不守恒,重物机械能也不守恒,对系统根据机械能守恒定律列式求解重力的速度,注意两个物体沿着绳子方向的分速度相等.

解答 解:A、由于小环和重物系统机械能守恒,故重物机械能的增加量等于环机械能的减小量,故A错误;
C、两个物体沿着绳子方向的分速度,故:v环cos45°=v重,故环在B处的速度与重物上升的速度大小之比为$\sqrt{2}$:1,故C正确;
D、结合几何关系,重物上升的高度:h=$\frac{h}{cos45°}-d=(\sqrt{2}-1)d$,故D错误;
B、小环和重物系统机械能守恒,故:
$mgd=\frac{1}{2}mv_环^2+\frac{1}{2}(2m)v_重^2+(2m)gh$
联立解得:${v_环}=\sqrt{(\frac{3}{2}-\sqrt{2})gd}$
故B错误;
故选:C

点评 本题关键是明确单个物体机械能不守恒,是两个物体组成的系统机械能守恒,同时要注意两个物体沿着绳子的分速度相等,不难.

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