题目内容

5.如图所示,在两个质量分别为m、2m的小球a和b之间,用一根长为L的轻杆连接(杆的质量可不计),两小球可绕着轻杆中心O的水平轴无摩擦转动.现让轻杆处于水平位置,然后无初速度释放,重球b向下运动,轻球a向上运动,产生转动,在杆转至竖直的过程中(  )
A.b球的重力势能减小量与其动能增大量相等
B.a球的重力势能增大,动能减小
C.杆对a球做正功和杆对b球做的负功代数和为零
D.a球和b球的总重力势能不变化

分析 将轻杆从水平位置由静止释放,转到竖直位置的过程中系统中只有重力做功,机械能守恒.根据动能和势能的定义可以判断动能和重力势能的变化.

解答 解:A、根据系统的机械能守恒可知,b球的重力势能减小量等于b球和a球动能增大量与a球重力势能增加量之和,故A错误.
B、a球上升,重力势能增大,速度增大,动能也增大.故B错误.
C、a球的机械能增大,b球的机械能减小,则杆对a球做正功,杆对b球做的负功,由于两球没有相对位移,所以杆对a球做正功和杆对b球做的负功代数和为零,故C正确.
D、根据系统的机械能守恒可知,两球的总动能不断变化,则它们的总重力势能不断变化,故D错误.
故选:C

点评 本题是轻杆连接的模型问题,对系统机械能是守恒的,但对单个小球机械能并不守恒,运用系统机械能守恒进行研究即可.

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