题目内容

14.有一条长为2m的均匀金属链条,有一半长度在光滑的足够高的斜面上,斜面顶端是一个很小的圆弧,斜面倾角为30°,另一半长度竖直下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,则链条刚好全部滑出斜面时的速度为(  )(g取10m/s2
A.2.5m/sB.2.5$\sqrt{2}$m/sC.$\sqrt{5}$m/sD.0.5$\sqrt{35}$m/s

分析 本题中链条只有重力做功,故机械能守恒;首先确定零势能面,得出初末状态时的机械能表达式,由机械能守恒列式求解即可.

解答 解:链条的质量为2m,以开始时链条的最高点为零势能面,链条的机械能为:
E=EP+EK=-$\frac{1}{2}$×2mg×$\frac{L}{4}$sinθ-$\frac{1}{2}$×2mg×$\frac{L}{4}$+0=-$\frac{1}{4}$mgL(1+sinθ),
链条全部下滑出后,动能为:
Ek′=$\frac{1}{2}$×2mv2
重力势能为:
Ep′=-2mg$\frac{L}{2}$,
由机械能守恒可得:E=EK′+EP
即:-$\frac{1}{4}$mgL(1+sinθ)=mv2-mgL,
解得:v=$\frac{1}{2}$$\sqrt{gL(3-sinθ)}$=$\frac{1}{2}$×$\sqrt{10×1×(3-0.5)}$=2.5m/s;
故A正确,BCD错误.
故选:A.

点评 本题考查机械能守恒定律的应用,对于链条在光滑面上的滑下,由机械能守恒求出,在解题时要注意灵活选择零势能面,并根据链条的形状分段表示重力势能.

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