题目
1/4圆弧轨道(质量为M)与水平面光滑接触,一物体(质量为m)自轨道顶端滑下,M与m间有摩擦,则( )。A. M与m组成系统的总动量及水平方向动量都守恒,M、m与地组成的系统机械能守恒B. M与m组成系统的总动量及水平方向动量都守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒C. M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量不守恒,M、m与地组成的系统机械能守恒D. M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒
1/4圆弧轨道(质量为M)与水平面光滑接触,一物体(质量为m)自轨道顶端滑下,M与m间有摩擦,则( )。
A. M与m组成系统的总动量及水平方向动量都守恒,M、m与地组成的系统机械能守恒
B. M与m组成系统的总动量及水平方向动量都守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒
C. M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量不守恒,M、m与地组成的系统机械能守恒
D. M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒
题目解答
答案
D. M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒
解析
考查要点:本题主要考查动量守恒与机械能守恒的条件判断,需结合系统受力分析及能量转化进行综合判断。
解题核心思路:
- 动量守恒:需判断系统所受外力情况。若系统在某一方向所受合外力为零,则该方向动量守恒;总动量守恒需系统不受外力。
- 机械能守恒:需判断是否存在非保守力(如摩擦力)做功。若有摩擦力做功,则机械能不守恒。
破题关键点:
- 水平方向动量守恒:轨道与水平面光滑接触,系统(M+m)在水平方向无外力,故水平方向动量守恒。
- 总动量不守恒:系统在竖直方向受重力和地面支持力,总外力不为零。
- 机械能不守恒:M与m间存在摩擦力做功,导致机械能转化为内能。
系统动量分析
- 总动量:
系统(M+m)在竖直方向受重力和地面支持力作用,总外力不为零,因此总动量不守恒。 - 水平方向动量:
轨道M与水平面光滑接触,系统在水平方向无外力作用,故水平方向动量守恒。
机械能分析
- M与m间存在摩擦力,摩擦力对系统做负功,导致部分机械能转化为内能,因此M、m与地组成的系统机械能不守恒。