题目
m M如图,一质量为m、长为l的均匀细绳右端系一质量为M的小球,放在桌面上,设桌面与绳之间摩擦系数为μ,开始时绳右端处于边且静止,松开小球后绳子下滑,当绳子刚好脱离桌面时,绳子的重力做功是( )A. mglB. (mgl)/(2)C. (Mgl)/(2)D. Mgl
如图,一质量为m、长为l的均匀细绳右端系一质量为M的小球,放在桌面上,设桌面与绳之间摩擦系数为μ,开始时绳右端处于边且静止,松开小球后绳子下滑,当绳子刚好脱离桌面时,绳子的重力做功是( )- A. mgl
- B. $\frac{mgl}{2}$
- C. $\frac{Mgl}{2}$
- D. Mgl
题目解答
答案
B. $\frac{mgl}{2}$
解析
步骤 1:分析绳子的重力做功
绳子的重力做功取决于绳子的重心下降的高度。由于绳子是均匀分布的,其重心位于绳子的中点。当绳子刚好脱离桌面时,绳子的重心下降了$\frac{l}{2}$的距离,因此绳子的重力做功为$W_G = mgl \times \frac{1}{2} = \frac{mgl}{2}$。
步骤 2:考虑小球的重力做功
小球的重力做功取决于小球下降的高度。当绳子刚好脱离桌面时,小球下降了$l$的距离,因此小球的重力做功为$W_{G_{小球}} = Mgl$。但题目要求的是绳子的重力做功,因此小球的重力做功不计入绳子的重力做功。
绳子的重力做功取决于绳子的重心下降的高度。由于绳子是均匀分布的,其重心位于绳子的中点。当绳子刚好脱离桌面时,绳子的重心下降了$\frac{l}{2}$的距离,因此绳子的重力做功为$W_G = mgl \times \frac{1}{2} = \frac{mgl}{2}$。
步骤 2:考虑小球的重力做功
小球的重力做功取决于小球下降的高度。当绳子刚好脱离桌面时,小球下降了$l$的距离,因此小球的重力做功为$W_{G_{小球}} = Mgl$。但题目要求的是绳子的重力做功,因此小球的重力做功不计入绳子的重力做功。