题目内容

8.如图所示,斜面体B静置于水平桌面上,斜面上各处粗糙程度相同.一质量为m的木块A从斜面底端开始以初速度v0上滑,然后又返回出发点,此时速度大小为v,且v<v0,在上述过程中斜面体一直静止不动,重力加速度大小为g.关于上述运动过程的说法,错误的是(  )
A.物体上升的最大高度是$\frac{({{v}_{0}}^{2}+{v}^{2})}{4g}$
B.桌面对B的静摩擦力的方向先向右后向左
C.A、B间因摩擦而放出的热量小于$\frac{m{{v}_{0}}^{2}}{2}$
D.桌面对B的支持力大小,上滑过程中比下滑时小

分析 设物体上升的最大高度为h,此时对应的斜面长为L,斜面倾角为θ,对A的上升过程和下滑过程,根据动能定理列式,联立方程即可求解最大高度,对物体B受力分析,然后根据平衡条件分析桌面对B得摩擦力方向以及桌面对B的支持力大小,根据能量守恒定律求解产生的热量.

解答 解:A、设物体上升的最大高度为h,此时对应的斜面长为L,斜面倾角为θ,根据动能定理得:
上升过程中:0-$\frac{1}{2}$mv02=-mgh-μmgcosθL
下滑过程中:$\frac{1}{2}$mv2-0=mgh-μmgcosθL
联立解得:h=$\frac{{v}_{0}^{2}+{v}^{2}}{4g}$,故A正确;
B、对斜面体B进行受力分析,物体A向上滑动时,B受力如图甲所示,物体A向下滑动时,斜面体受力如图乙所示;

物体B静止,处于平衡条件,由平衡条件得:f=f1cosθ+Nsinθ,f′=Nsinθ-f2cosθ,
物体A向上滑行时桌面对B的摩擦力大,物体A下滑时,桌面对B的摩擦力小,不论大小如何,桌面对B始终有水平向左的静摩擦力,故B错误;
C、整个过程中,根据能量守恒定律得:产生的热量 Q=$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}$mv2<$\frac{1}{2}$mv02,故C正确;
D、物体B处于平衡状态,由平衡条件得:FN1=G+Ncoθ-f1sinθ,FN2=G+Ncosθ+f2sinθ,FN2>FN1,即桌面对B的支持力大小,上滑过程中比下滑时小.故D正确.
本题选错误的,故选:B

点评 对物体正确受力分析、熟练应用平衡条件和动能定理是正确解题的关键,要注意上滑和下滑过程中,摩擦力都做负功

练习册系列答案
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10.某同学“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图1所示.
①在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图2所示.计时器打点的时间间隔为T=0.02s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,该段纸带中最先打出的是第4个计数点.量出相邻计数点之间的距离分别为S1=3.52cm,S2=3.68cm,S3=3.83cm,则该小车的加速度大小的计算公式a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{T}^{2}}$.(用S1和S3、T来表示)为平衡摩擦力,应增大(选填“增大”或“减小”)长木板与水平桌面的夹角.

次数12345
砝码盘中砝码总重力F(N)0.200.400.600.801.00
加速度a(m•s-20.190.310.390.520.60
②平衡摩擦力后,让小车停在打点计时器附近,挂上质量为m1的砝码盘,往砝码盘中加一个质量为20g的砝码,接通计时器电源,释放小车,取下纸带,测量小车的加速度.然后再往砝码盘添加砝码,重复上面的操作.当地重力加速度取g=10m/s2,得到小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
该同学根据实验数据描出5组数据对应的5个点,连线作出了a-F的关系图象如图3所示.
③根据该同学作出的a-F的关系图象,请问该实验中小车的质量M=2.0kg;
砝码盘的质量m1=20g  (均保留两位有效数字)
④已知该同学在平衡摩擦阻力时操作正确,根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因:未计入砝码盘的重力.

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