题目
一个人站在有光滑固定转轴的转动平台上,双臂伸直水平地举起二哑铃,在该人把此二哑铃水平收缩到胸前的过程中,人、哑铃与转动平台组成的系统的:( )A. 机械能守恒,角动量守恒;B. 机械能守恒,角动量不守恒;C. 机械能不守恒,角动量守恒;D. 机械能不守恒,角动量不守恒.
一个人站在有光滑固定转轴的转动平台上,双臂伸直水平地举起二哑铃,在该人把此二哑铃水平收缩到胸前的过程中,人、哑铃与转动平台组成的系统的:( )
A. 机械能守恒,角动量守恒;
B. 机械能守恒,角动量不守恒;
C. 机械能不守恒,角动量守恒;
D. 机械能不守恒,角动量不守恒.
题目解答
答案
C. 机械能不守恒,角动量守恒;
解析
考查要点:本题主要考查角动量守恒和机械能守恒的条件判断,需结合系统受力分析和做功情况。
解题核心思路:
- 角动量守恒:系统所受外力矩是否为零。由于平台转轴光滑,外力矩为零;系统内部作用力成对出现,内力矩总和为零,故角动量守恒。
- 机械能守恒:需判断是否存在非保守力做功。人收缩哑铃过程中,肌肉做功(非保守力),将化学能转化为动能,导致机械能增加,故机械能不守恒。
破题关键点:
- 外力矩分析:光滑转轴保证无外力矩。
- 内部作用力分析:内力矩相互抵消,总外力矩为零。
- 做功性质:人的非保守力做功使机械能变化。
角动量守恒分析
- 外力矩:平台转轴光滑,摩擦力矩为零,外力矩总和为零。
- 内力矩:人与哑铃之间的相互作用力成对出现,作用点不同但力矩大小相等、方向相反,总和为零。
- 结论:系统角动量守恒。
机械能守恒分析
- 做功性质:人收缩哑铃时,肌肉做功(非保守力),将化学能转化为系统的动能。
- 能量变化:系统动能增加,机械能总量增加。
- 结论:机械能不守恒。