题目
质量相等的不同刚体从斜面相同位置无滑滚动下来,到达底部后具有相同的角速度。 A.错误 B.正确
质量相等的不同刚体从斜面相同位置无滑滚动下来,到达底部后具有相同的角速度。
A.错误
B.正确
题目解答
答案
根据刚体的动能定理,质量相等的不同刚体从斜面相同位置无滑滚动下来,到达底部后具有相同的总机械能。而机械能可以表示为动能和势能的和,即
,其中 E 表示总机械能,
表示动能,
表示势能。
由于这些刚体在无滑滚动的情况下下滑,所以不存在滚动摩擦损失。因此,它们的动能只与速度有关,而与形状和转动有关的惯性矩并不影响动能的大小。同时,由于它们的质量相等,重力势能的大小也是相同的。
因此,无论刚体的形状和转动如何,它们在底部都具有相同的总机械能。由角动量守恒定律可知,当总机械能相同的情况下,角速度也相同。因此,这些刚体在到达底部后会具有相同的角速度。
综上所述,质量相等的不同刚体从斜面相同位置无滑滚动下来,到达底部后具有相同的角速度,答案选B.正确。
解析
步骤 1:动能定理
根据刚体的动能定理,刚体的总机械能可以表示为动能和势能的和,即E=K+U,其中E表示总机械能,K表示动能,U表示势能。由于这些刚体在无滑滚动的情况下下滑,所以不存在滚动摩擦损失。因此,它们的动能只与速度有关,而与形状和转动有关的惯性矩并不影响动能的大小。同时,由于它们的质量相等,重力势能的大小也是相同的。
步骤 2:角动量守恒
由角动量守恒定律可知,当总机械能相同的情况下,角速度也相同。因此,无论刚体的形状和转动如何,它们在底部都具有相同的总机械能。由于这些刚体在无滑滚动的情况下下滑,它们的角动量守恒,因此在到达底部后会具有相同的角速度。
步骤 3:结论
综上所述,质量相等的不同刚体从斜面相同位置无滑滚动下来,到达底部后具有相同的角速度。
根据刚体的动能定理,刚体的总机械能可以表示为动能和势能的和,即E=K+U,其中E表示总机械能,K表示动能,U表示势能。由于这些刚体在无滑滚动的情况下下滑,所以不存在滚动摩擦损失。因此,它们的动能只与速度有关,而与形状和转动有关的惯性矩并不影响动能的大小。同时,由于它们的质量相等,重力势能的大小也是相同的。
步骤 2:角动量守恒
由角动量守恒定律可知,当总机械能相同的情况下,角速度也相同。因此,无论刚体的形状和转动如何,它们在底部都具有相同的总机械能。由于这些刚体在无滑滚动的情况下下滑,它们的角动量守恒,因此在到达底部后会具有相同的角速度。
步骤 3:结论
综上所述,质量相等的不同刚体从斜面相同位置无滑滚动下来,到达底部后具有相同的角速度。