Question

20．如圖所示，在傾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有兩個(gè)質(zhì)量分別為1kg和2kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B，兩球之間用一根長(zhǎng)L=0.2m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h=0.1m．兩球從靜止開始下滑到光滑地面上，不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，g取10m/s²．則下列說(shuō)法中正確的是（　　）

• A． 兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為2m/s
• B． 下滑的整個(gè)過(guò)程中A球機(jī)械能守恒
• C． 下滑的整個(gè)過(guò)程中兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
• D． 下滑的整個(gè)過(guò)程中B球機(jī)械能的增加量為$\frac{2}{3}$J

Answer 1

分析 下滑的整個(gè)過(guò)程中兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但A球機(jī)械能不守恒．根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒可求出兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小，并得到B球機(jī)械能的增加量．

解答 解：在下滑的整個(gè)過(guò)程中，只有重力對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，但在B在水平面滑行，而A在斜面滑行時(shí)，桿的彈力對(duì)A做功，所以A球機(jī)械能不守恒．故B錯(cuò)誤，C正確．
根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得：
m_Ag（h+Lsin30°）+m_Bgh=$\frac{1}{2}（{m}_{A}+{m}_{B}）{v}^{2}$，代入數(shù)據(jù)解得：v=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$m/s，故A錯(cuò)誤．
系統(tǒng)下滑的整個(gè)過(guò)程中B球機(jī)械能的增加量為△E=$\frac{1}{2}{m}_{B}{v}^{2}-{m}_{B}gh$=$\frac{1}{2}×2×\frac{24}{9}-20×0.1J=\frac{2}{3}J$，故D正確．
故選：CD．

點(diǎn)評(píng) 本題是系統(tǒng)機(jī)械能守恒問(wèn)題，下滑的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)于單個(gè)物體機(jī)械能并不守恒，對(duì)系統(tǒng)機(jī)械能才守恒．要注意當(dāng)兩個(gè)球都在斜面運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿沒(méi)有作用力，兩個(gè)球的機(jī)械能是守恒的．