高中 | 动能定理的理解与一般应用 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.7 动能和动能定理

动能定理的理解与一般应用

如图所示,水平传送带左端$A$与右端$B$相距$2.5\;\rm m$,传送带以$1\;\rm m/s$的速度逆时针匀速转动。质量为$2\;\rm kg$的小滑块以$2\;\rm m/s$的初速度从$A$端滑上传送带,小滑块与传送带之间的动摩擦因数为$0.1$,重力加速度$g$$10\;\rm m/s^{2}$,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

小滑块最终从$B$端离开传送带

","

整个过程摩擦力对小滑块做功为$-4\\;\\rm J$

","

小滑块在传送带上的划痕长度为$4.5\\;\\rm m$

","

小滑块在传送带上匀速运动的时间为$1.5\\;\\rm s$

"]
[["CD"]]

$\rm A$.根据牛顿第二定律有$\mu mg=ma$

解得$a=1\;\rm m/s^{2}$

小滑块向右减速到零的时间$t_{1}=\dfrac{v_{0}}{a}=2\;\rm \text{s}$

运动的距离

$L_{1}=\dfrac{v_{0}}{2}t_{1}=2\;\rm \text{m}$ $L_{1}$小于传送带的长度,因此小滑块最终从$A$端离开传送带,$\rm A$错误;

$\rm D$.减速到零之后反向加速直到共速,加速时间$t_{2}=\dfrac{v}{a}=1\;\rm \text{s}$

反向加速的距离$L_{2}=\dfrac{v}{2}t_{2}=0.5\;\rm \text{m}$

再向左匀速运动$L_{3}=1.5\;\rm m$

到达$A$端,时间$t_{3}=\dfrac{s}{v}=1.5\;\rm \text{s}$

$\rm D$正确;

$\rm C$.从滑上传送带到共速,滑块与传送带的相对位移$\left( \dfrac{2+0}{2} \times 2.0+1 \times 2.0 \right)\text{m}+\left( 1 \times 1.0-\dfrac{1+0}{2} \times 1.0 \right)\text{m}=4.5\;\rm \text{m}$

$\rm C$正确;

$\rm B$.根据动能定理,摩擦力对小滑块做的功等于小滑块动能的变化量$W_{\text{f}}=\dfrac{1}{2}mv^{2}-\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}=- 3\;\rm \text{J}$

$\rm B$错误。

故选:$\rm CD$

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