如图所示,一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下,当下滑到距离坡底s1处时,动能和势能相等(以坡底为参考平面);到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡(不计经过坡底时的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下,当下滑到距离坡底s1处时,动能和势能相等(以坡底为参考平面);到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡(不计经过坡底时的机械能损失),当上滑到距离坡底s2处时,运动员的动能和势能又相等,上滑的最大距离为4m.关于这个过程,下列说法中正确的是(   )
A.摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化
B.重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化
C.s1<4m,s2>2m
D.s1>4m,s2<2m

◎ 答案

BC

◎ 解析


试题分析:根据动能定理合力对对运动员所做的功等于运动员动能的变化.
假设初始重力势能为mgh,那么在距坡底有4m时,重力势能为0.5mgh,但动能小于0.5mgh(因为有摩擦),所以继续下滑,才会出现动能和重力势能相等的时刻,故s1<4m,依次求出s2
解:A、根据动能定理合力对对运动员所做的功等于运动员动能的变化.
这个过程,只有重力和摩擦力对运动员做功,故A错误,B正确.
C、滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下,当滑到距离坡底4m的时候
此时高度也下落了一半,即:重力势能减少了一半(0.5Ep),还剩下一半(0.5Ep
由于克服摩擦力做功消耗机械能,所以此时,动能小于重力势能,要再往下滑,才会出现动能等于重力势能的时候.因此,下滑时,当动能等于势能的时候,运动员距离坡底距离小于4m.
到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡,当刚好滑行到距离坡底2m处的时候
此时上升了最大高度的一半,动能也损失了一半0.5Ek (到达最大高度时,剩下的一半也耗尽.)
由于克服摩擦力做功消耗机械能,此时运动员的动能大于重力势能,需要继续往上滑行,才会出现动能等于重力势能的时候.因此,上滑时,动能等于重力势能的时候,运动员距离坡底距离大于2m.故C正确,D错误.
故选BC.
点评:下到坡底的过程中重力势能转化为动能及摩擦力做功产生的热量,上坡中动能转化为重力势能及摩擦力做功产生的热量.抓住能量是守恒的思路解决问题.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下,当下滑到距离坡底s1处时,动能和势能相等(以坡底为参考平面);到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡(不计经过坡底时的…”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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