問題詳情:
如圖所示,有三個斜面a、b、c,底邊長分別為L、L、2L,高度分別為2h、h、h.某一物體與三個斜面間的動摩擦因數都相同,這個物體分別沿三個斜面從頂端由靜止下滑到底端.三種情況相比較,下列説法正確的是( )
A. | 物體損失的機械能△Ec=2△Eb=4△Ea | |
B. | 因摩擦產生的熱量2Qa=2Qb=Qc | |
C. | 物體到達底端的動能Eka=2Ekb=2Ekc | |
D. |
【回答】
考點:
功能關係;機械能守恆定律.
分析:
損失的機械能轉化成摩擦產生的內能.物體從斜面下滑過程中,重力做正功,摩擦力做負功,根據動能定理可以比較三者動能大小,注意物體在運動過程中克服摩擦力所做功等於因摩擦產生熱量,據此可以比較摩擦生熱大小.
解答:
解:設斜面和水平方向夾角為θ,斜面長度為X,
則物體下滑過程中克服摩擦力做功為:W=mgμXcosθ,
Xcosθ即為底邊長度.
A、物體下滑,除重力外有摩擦力做功,根據能量守恆,損失的機械能 轉化成摩擦產生的內能.
由圖可知a和b底邊相等且等於c的一半,故摩擦生熱關係為:Qa=Qb=Qc,所以損失的機械能△Ea=△Eb=△Ec
故A錯誤.
B、克服摩擦力所做功等於因摩擦產生熱量,所以2Qa=2Qb=Qc,故B正確.
C、設物體滑到底端時的速度為v,根據動能定理得:mgH﹣mgμXcosθ=mv2﹣0,
Eka=2mgh﹣mgμL,
Ekb=mgh﹣mgμL,
Ekc=mgh﹣mgμ•2L,
根據圖中斜面高度和底邊長度可知滑到底邊時動能大小關係為:
Eka>EKb>Ekc,故C錯誤.
D、沿斜面運動的時間t==,
θb>θc,Lb<Lc,所以tb<tc,
由於動摩擦因數和斜面a、b的傾角關係未知,無法確定ta和tb,故D錯誤;
故選:B.
點評:
本題比較簡單直接利用功能關係即可求解,易錯點在於寫出表達式後的數學運算,因此學生要加強練習,提高利用數學知識解決物理問題的能力.
知識點:機械能守恆定律單元測試
題型:選擇題