题目内容
【题目】如图所示,水平光滑地而上停放着一辆质最为M的小车,小车左端靠在竖直墙壁上,其左侧半径为R的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,轨道最低点B与水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内.将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速释放,物块沿轨道滑行至轨道未端C处恰好没有滑出.重力加速度为g,空气阻力可忽略不计.关于物块从A位置运动至C位置的过程,下列说法中正确的是( )
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A. 在这个过程中,小车和物块构成的系统水平方向动量守恒
B. 在这个过程中,物块克服摩擦力所做的功为 mgR
C. 在这个过程中,摩擦力对小车所做的功为 mgR
D. 在这个过程中,由于摩擦生成的热量为 mMgR/(M+m)
【答案】D
【解析】在物块从A位置运动到B位置过程中,小车和物块构成的系统在水平方向受到的合力不为零,系统在水平方向动量不守恒,故A错误;物块从A滑到B的过程中,小车静止不动,对物块,由动能定理得:mgR=
mv2-0,解得,物块到达B点时的速度
;在物块从B运动到C过程中,物块做减速运动,小车做加速运动,最终两者速度相等,在此过程中,系统在水平方向动量守恒,由动量守恒定律可得mv=(M+m)v′,
,以物块为研究对象,
由动能定理可得:-Wf=
mv′2-
mv2,解得:
,故B错误;对小车由动能定理得:
,故C错误;物块与小车组成的系统,在整个过程中,由能量守恒定律得:mgR=Q+
(M+m)v′2,解得:
,D项正确;故答案为D.
【题目】某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05 s闪光一次,图实中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度取10 m/s2,小球质量m=0.2 kg,结果保留三位有效数字):
时刻 | t2 | t3 | t4 | t5 |
速度(m/s) | 5.59 | 5.08 | 4.58 |
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(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=________ m/s。
(2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔEp=________J,
动能减小量ΔEk=________J。
(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp________ΔEk(选填“>”“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是________________。