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如图所示,小球系在细绳一端,放在光滑的斜面体上,且细绳伸直,用水平力F将斜面体沿光滑水平面缓慢地向左移动.当小球升高h时

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/29 14:33:56
如图所示,小球系在细绳一端,放在光滑的斜面体上,且细绳伸直,用水平力F将斜面体沿光滑水平面缓慢地向左移动.当小球升高h时,突然撤去F,设小球与斜面体的质量相等.撤去F后 ( )
A.小球以后能上升最大高度为
B.小球以后能上升最大高度为h
C.小球离开斜面体之前,两者总动量守恒
D.小球与斜面体之间相互作用力的冲量大小相等,方向相反
如图所示,小球系在细绳一端,放在光滑的斜面体上,且细绳伸直,用水平力F将斜面体沿光滑水平面缓慢地向左移动.当小球升高h时
答案应该是D.
首先,我们来关注一个问题,就是小球在斜面体被施加水平力F后,细绳是否与小球之间还有力的作用?或者换句话说,细绳是否还处于绷直状态?
显然,细绳是松弛的,因为细绳要保持绷紧状态的话,小球的运动轨迹将会是一段圆弧;而在这里,小球是沿斜面上升,运动轨迹是条直线而不是圆弧,也就是说在细绳第二次绷紧拉直之前,细绳都是处于松弛状态的,这个时候的细绳将不再会施加给小球那个拉力.这点你可以自己做个实验感觉一下:就是手抓绳子,并系上小石块让它在竖直平面内匀速圆周运动,当你松劲的时候,石块到不了最高点就开始做抛体运动,从开始做抛体运动到绳子再度绷直之前,你将会有一种“脱力”的感觉,就是小石块突然不需要“离心力”了,绳子上没有传来拉力的感觉.
言归正传,假设斜面斜角是θ,那么在小球没有受拉力的情况下,小球会施加给斜面一个水平阻力F=mgcosθsinθ,这是小球重力沿斜面的法向压力的水平分力.而斜面是在光滑水平面上运动的,所以在撤去F的那一刻,斜面是否是静止的?这点由于题中条件稀少,所以你不能判断.
由此,A、B答案要判断其正确性,是相当困难的.【sjq2121】是按照斜面在撤去F的瞬间斜面和小球都是静止的情况来推导的,但是题中并没有说那个时候小球和斜面是静止的,而且也推导不出那个时候小球和斜面是静止的.
对于C,在小球离开斜面前,小球是沿斜面向下运动,而斜面是水平运动,动量方向不一样,所以不是守恒的,这是因为这个过程中斜面和小球系统竖直方向受到水平面的支持力作用的结果,而小球也有竖直方向上的分运动.但是,小球和斜面水平方向上的动量应该是守恒的,因为在小球没有离开斜面之前它们将不会受到水平方向的作用力.这应该说成水平方向上分动量守恒.
而D,则是根据牛顿第三定律,作用力与反作用力大小相等,方向相反,冲量I=Ft推导的,所以,它们的冲量是大小相等,方向相反的.离开斜面后,小球作圆周运动,不施加力给斜面,牛顿第三定律说的作用力与反作用力效果也就已经终止完成,所以,D答案没有像C答案那样强调小球在离开斜面之前.
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