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如圖所示,豎直平面內(nèi)有一根直角桿AOB,桿的水平部分粗糙,動摩擦因數(shù)μ=0.2,桿豎直部分光滑,兩部分各套有質(zhì)量均為2kg的滑環(huán)A和B,兩環(huán)間用細(xì)繩相連,繩長L=1m,開始時繩與豎直桿的夾角θ為37°.現(xiàn)用大小為50N的水平恒力F將滑環(huán)A從靜止開始向右拉動,當(dāng)θ角增大到53°時,滑環(huán)A的速度為1.2m/s,求在這一過程中拉力F做的功及滑環(huán)A克服摩擦力所做的功.
某同學(xué)的解法如下:
A環(huán)向右移動的位移s=L(sin37°-cos37°)
整體分析A、B受力在豎直方向合力為零,則
FN=(mAg+mBg)
滑動摩擦力Ff=μFN
拉力所做的功WF=Fs
A環(huán)克服摩擦力所做的功Wf=Ffs
代入數(shù)據(jù)就可解得結(jié)果.
你認(rèn)為該同學(xué)上述所列各式正確嗎?若正確,請完成計算.若有錯,請指出錯在何處,并且重新列式后解出結(jié)果.

【答案】分析:兩小球在運動的過程中不是做勻速直線運動,整體在豎直方向上的合力不為零,支持力在變化,則摩擦力不是恒力.
正確解法:求出恒力F做的功,抓住A、B沿繩子方向速度相等,求出系統(tǒng)動能的增加,對系統(tǒng)運用動能定理求出克服摩擦力做功.
解答:解:該同學(xué)所列式子有錯誤的地方.錯在A環(huán)所受支持力的分析上,因為A、B在運動過程中均有加速度,所以A、B整體豎直方向上合力不為零.
整體動能定理方程:WF-Wf-mBgh=mAvA2+mBvB2
而vAsin53°=vB sin37°,
h=L(sin53°-sin37°),
所以WF=Fx=F(Lsin53°-Lsin37°)=10J.
Wf=2J.
答:拉力F做功為10J,克服阻力做功為2J.
點評:解決本題的關(guān)鍵知道兩小球不是做勻速直線運動,不是處于平衡狀態(tài),求出恒力F做功,通過系統(tǒng)動能定理求出克服摩擦力做功大小.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直平面內(nèi)有一段不光滑的斜直軌道與光滑的圓形軌道相切,切點P與圓心O的連線與豎直方向的夾角為θ=60°,圓形軌道的半徑為R,一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上A點由靜止開始下滑,然后沿圓形軌道運動,A點相對圓形軌道底部的高度h=7R,物塊通過圓形軌道最高點c時,與軌道間的壓力大小為3mg.求:
(1)物塊通過軌道最高點時的速度大小?
(2)物塊通過軌道最低點B時對軌道的壓力大小?
(3)物塊與斜直軌道間的動摩擦因數(shù)μ=?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直平面內(nèi)的3/4圓弧形光滑軌道ABC,其半徑為R,A端與圓心O等高,B為軌道最低點,C為軌道最高點.AE為水平面,一小球從A點正上方由靜止釋放,自由下落至A點進(jìn)入圓軌道并恰能到達(dá)C點.求:
(1)落點D與O點的水平距離S;
(2)釋放點距A點的豎直高度h;
(3)若小球釋放點距離A點的高度為H,假設(shè)軌道半徑R可以改變,當(dāng)R取多少時,落點D與圓心O之間的距離最大,并求出這個最大值.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示的豎直平面內(nèi)有范圍足夠大,水平向左的勻強(qiáng)電場,在虛線的左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,一絕緣軌道由兩段直桿和一半徑為R的半圓環(huán)組成,固定在紙面所在的豎直平面內(nèi),PQ、MN水平且足夠長,半圓環(huán)MAP的磁場邊界左側(cè),P、M點在磁場邊界線上.現(xiàn)在有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的中間開孔的小環(huán)穿在MN桿上,可沿軌道運動,它所受電場力為重力的
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倍.不計一切摩擦.現(xiàn)將小球從M點右側(cè)的D點由靜止釋放,DM間距離x0=3R.
(1)求小球第一次通過與O等高的A點時的速度vA大小,及半圓環(huán)對小球作用力N的大小;
(2)小球的半圓環(huán)所能達(dá)到的最大動能Ek

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán),其長軸長BD=4L、短軸長AC=2L.勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心O,下端連接一個質(zhì)量為m、電荷量為q、可視為質(zhì)點的小環(huán),小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣,整個裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電場中.將小環(huán)從A點由靜止釋放,小環(huán)運動到B點時速度恰好為0.已知小環(huán)在A、B兩點時彈簧的彈力大小相等,則(  )
A、小環(huán)從A點運動到B點的過程中,彈簧的彈性勢能先減小后增大
B、小環(huán)從A點運動到B點的過程中,小環(huán)的電勢能一直增大
C、電場強(qiáng)度的大小E=
mg
q
D、小環(huán)在A點時受到大環(huán)對它的彈力大小F=mg+
1
2
kL

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道由斜面部分AB和圓弧部分BC平滑連接,且圓弧軌道半徑為R,整個軌道處于水平向右的勻強(qiáng)電場中.一個帶正電的小球(視為質(zhì)點)從斜軌道上某一高度處由靜止釋放,沿軌道滑下(小球經(jīng)過B點時無動能損失),已知小球的質(zhì)量為m,電量為q,電場強(qiáng)度E=
mgq
,求:
(1)小球到達(dá)圓軌道最高點C時速度的最小值?
(2)小球到達(dá)圓軌道最高點C速度最小值時,在斜面上釋放小球的位置距離地面有多高?(結(jié)論可以用分?jǐn)?shù)表示)

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同步練習(xí)冊答案
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