题目:
一个质量为$m$的物体,在平行于斜面向上的恒力$F$作用下,从斜面底端沿光滑斜面向上运动,到达斜面上的某一点时,其动能恰好为零,则在此过程中物体克服摩擦力做的功可能为:
A. $F^{2} times frac{mg^{2}L}{4(F - mg)^{2}}$
B. $F times frac{mgL}{F - mg}$
C. $mgL$
D. $mgL + frac{F^{2}}{F - mg}$
答案:AB
解析:
物体在沿斜面向上运动的过程中,受重力、支持力和拉力三个力作用。由于重力沿斜面向下的分力大于拉力,故物体做加速运动。当物体的动能恰好为零时,重力沿斜面向下的分力等于拉力。根据动能定理可知,物体克服摩擦力做的功等于物体动能的变化量。
A项正确:当$F > mg$时,物体先加速运动,后减速运动,当物体的动能恰好为零时,物体恰好到达最高点。此时物体克服摩擦力做的功等于重力沿斜面向下的分力与拉力的合力所做的功,即$W_{f} = frac{mg^{2}L}{4(F - mg)}$。根据动能定理可知,物体克服摩擦力做的功等于物体动能的变化量,故在此过程中物体克服摩擦力做的功为$F^{2} times frac{mg^{2}L}{4(F - mg)}$。
B项正确:当$F = mg$时,物体做匀速运动,到达最高点时动能恰好为零。此时物体克服摩擦力做的功等于重力沿斜面向下的分力与拉力的合力与重力垂直于斜面方向上的分力的合力所做的功,即$W_{f} = F times frac{mgL}{F - mg}$。
C、D两项错误:当$F < mg$时,物体一直做加速运动,物体的动能不可能为零。
故正确答案为AB。
题目:
一个质量为m的物体,在平行于斜面向上的恒力F作用下,从斜面底端上滑到斜面顶端的过程中,斜面保持静止,下列说法正确的是( )
A. 地面受到的压力可能大于重力
B. 地面受到的压力可能小于重力
C. 地面受到的压力可能等于零
D. 物体对斜面的压力大小一定等于重力沿斜面向下的分力
相关例题:
在解答力学题目时,要注意物体的受力分析,理解并掌握力的合成与分解知识,同时注意运用牛顿运动定律解题时要注意加速度的方向。
【分析】
物体受重力、支持力及摩擦力,根据共点力平衡条件求解支持力和摩擦力,再根据牛顿第三定律分析支持力和摩擦力的关系。
【解答】
物体受重力、支持力及摩擦力,由于物体沿斜面向上运动,故有:$F - mgsintheta - f = ma$;
由于物体向上运动,故加速度方向沿斜面向上,故有摩擦力沿斜面向下,故有:$f = mgsintheta + ma$;
由于物体向上运动,故支持力:$N = mg + Fcostheta$;
由于$F$未知,故无法求出压力与摩擦力的关系;故压力可能大于重力,也可能小于重力;也可能为零;故A正确,BCD错误。
故选A。
题目:
在匀强电场中,一个电子从A点移动到B点,已知电子电荷量为e,电子质量为m,A、B两点间的电势差为U,求电子从A到B的过程中电场力所做的功和电势能的变化。
解析:
首先,我们需要知道电子在电场中受到的电场力的大小和方向。根据电场力公式 F = qE,其中q为电子电荷量,E为电场强度,可以求出电场力的大小。由于电场是匀强的,所以电场强度在AB两点相等,即E = U/d。
其次,我们需要知道电子在电场中移动的距离。由于题目中没有给出AB两点之间的距离,所以需要我们自己设定一个距离d。在这个问题中,我们假设电子从A点移动到B点的过程中,只受到电场力的作用,没有其他外力的作用。因此,电子移动的距离就是AB两点之间的距离。
根据动能定理,电子在电场中移动的过程中电场力所做的功等于电势能的减少量。因此,我们可以得到电势能的变化量等于电场力所做的功除以电子的质量。
解得:
电场力所做的功为:W = Ue
电势能的变化量为:Δεp = - W = - Ue
其中负号表示电势能的变化量是负的,也就是说电势能减少了Ue。
答案:
电子从A到B的过程中电场力所做的功为Ue,电势能减少了Ue。