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如图7-7-5所示,离地高为H的物体A通过跨在定滑轮上的轻绳与放在光滑水平桌面上、质量和A相同的物体B连接,由静止开始下落和从同一高度单独自由下落这两种情况下,A离地面的高

网友投稿  2022-11-10 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图7-7-5所示,离地高为H的物体A通过跨在定滑轮上的轻绳与放在光滑水平桌面上、质量和A相同的物体B连接,由静止开始下落和从同一高度单独自由下落这两种情况下,A离地面的高度h分别为多少时,它的动能与势能相等?(设B没有滑离桌面)

图7-7-5

◎ 答案

A物体动能与势能相等时离地面的高度分别为.

◎ 解析

当物体A单独自由下落时,由于只有重力做功,A的机械能守恒.当A通过绳子连接B后再下落时,若选A(包括地球)为研究对象,则绳对A的拉力是系统之外的力,而且该力对A做了功,则A的机械能不守恒;若以AB连接体(包括地球)组成的系统为研究对象时,绳的拉力为内力,且对AB做功的代数和为零,B物体在竖直方向上所受的一对平衡力没有做功,故该系统在运动过程中只有A的重力做功,满足机械能守恒的条件.因此本题可运用机械能守恒定律求解:
取地面为零势能参考平面,设A离地高度为h时,其动能等于势能,则有

A物体单独自由下落时,初始机械能为E1=mgH,末态时机械能为,由机械能守恒E2=E1mgH=2mgh.
所以
A通过绳子连接B后再由静止下落时,设桌面高为H′,则初态系统的机械能为E1=mgH+mgH′,末了状态系统的机械能为,根据机械能守恒定律得E2=E1,即

代入上式,解得

即两种情况下,A物体动能与势能相等时离地面的高度分别为.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图7-7-5所示,离地高为H的物体A通过跨在定滑轮上的轻绳与放在光滑水平桌面上、质量和A相同的物体B连接,由静止开始下落和从同一高度单独自由下落这两种情况下,A离地面的高…”主要考查了你对  【机械能守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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