问题详情:
如图所示,有三个斜面a、b、c,底边长分别为L、L、2L,高度分别为2h、h、h.某一物体与三个斜面间的动摩擦因数都相同,这个物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端.三种情况相比较,下列说法正确的是( )
A. | 物体损失的机械能△Ec=2△Eb=4△Ea | |
B. | 因摩擦产生的热量2Qa=2Qb=Qc | |
C. | 物体到达底端的动能Eka=2Ekb=2Ekc | |
D. | 物体运动的时间4ta=2tb=tc |
【回答】
考点:
功能关系;机械能守恒定律.
分析:
损失的机械能转化成摩擦产生的内能.物体从斜面下滑过程中,重力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理可以比较三者动能大小,注意物体在运动过程中克服摩擦力所做功等于因摩擦产生热量,据此可以比较摩擦生热大小.
解答:
解:设斜面和水平方向夹角为θ,斜面长度为X,
则物体下滑过程中克服摩擦力做功为:W=mgμXcosθ,
Xcosθ即为底边长度.
A、物体下滑,除重力外有摩擦力做功,根据能量守恒,损失的机械能 转化成摩擦产生的内能.
由图可知a和b底边相等且等于c的一半,故摩擦生热关系为:Qa=Qb=Qc,所以损失的机械能△Ea=△Eb=△Ec
故A错误.
B、克服摩擦力所做功等于因摩擦产生热量,所以2Qa=2Qb=Qc,故B正确.
C、设物体滑到底端时的速度为v,根据动能定理得:mgH﹣mgμXcosθ=mv2﹣0,
Eka=2mgh﹣mgμL,
Ekb=mgh﹣mgμL,
Ekc=mgh﹣mgμ•2L,
根据图中斜面高度和底边长度可知滑到底边时动能大小关系为:
Eka>EKb>Ekc,故C错误.
D、沿斜面运动的时间t==,
θb>θc,Lb<Lc,所以tb<tc,
由于动摩擦因数和斜面a、b的倾角关系未知,无法确定ta和tb,故D错误;
故选:B.
点评:
本题比较简单直接利用功能关系即可求解,易错点在于写出表达式后的数学运算,因此学生要加强练习,提高利用数学知识解决物理问题的能力.
知识点:机械能守恒定律单元测试
题型:选择题