问题 选择题

如图,一物体m在沿斜面向上的恒力F作用下,由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动,经时间t力F做功为60J,此后撤去恒力F,物体又经t时间回到出发点,若以地面为零势能点,则下列说法不正确的是(  )

A.物体回到出发点时的动能是60J

B.开始时物体所受的恒力F=2mgsinθ

C.撤去力F时,物体的重力势能是45J

D.动能与势能相同的位置在撤去力F之前的某位置

答案

A、根据动能定理得:对整体运动过程:WF=Ek-0,得到:物体回到出发点时的动能Ek=WF=60J.故A正确.

B、设撤去F时物体的速度大小为v,物体回到出发点时的速度大小为v′,取沿斜面向上方向为正方向.据题分析得知,撤去F后t时间内物体做匀减速直线运动的位移与t时间内匀加速直线运动的位移大小,方向相等,则有

vt
2
=-
-v′+v
2
t,根据v′=2v.

根据动量定理得:

  匀加速运动过程:Ft-mgsinθt=mv

  匀减速运动过程:-mgsinθt=-mv′-mv

联立解得,F=

3
2
mgsinθ.故B错误.

C、匀加速运动过程:WF=Fs=60J,将F=1.5mgsinθ代入得到1.5mgsinθ•s=60J,得到mgsinθ•s=45J.则撤去力F时,物体的重力势能是Ep=mgsinθ•s=45J.故C正确.

D、撤去F时物体的动能为Ek=WF-mgsinθ•s=60J-45J=15J,可见此时物体的动能小于重力势能,撤去后物体的动能减小,而重力势能增大,则动能与势能相同的位置在撤去力F之前的某位置.故D正确.

本题选错误的,故选B

单项选择题
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