选择题6.0分
物理

19.如图所示,某同学不慎将圆柱形木塞(木塞的中心有一小孔)卡于圆柱 形金属筒的靠近封闭端底部的位置,为了拿出木塞,该同学将金属筒倒立过来(开 口端向下),使其由静止开始沿竖直方向向下做加速运动(加速度值大于重力加 速度值),此过程中木塞始终相对金属筒静止,当金属筒速度达到一定值时,金 属筒的开口端撞击到桌面,且其速度立即减为零。此后木塞沿金属筒壁继续竖直 向下运动,木塞运动到金属筒口边缘时速度恰好减为零。若木塞与金属筒壁的摩 擦因数处处相等,则关于金属筒从静止开始运动至木塞运动到金属筒口边缘速度 减为零的运动过程,下列说法中正确的是

A

木塞相对金属筒静止的运动过程中,金属筒对木塞的作用力方向可能竖直向上

B

金属筒速度减为零的瞬间,木塞的动能达到最大

C

金属筒对木塞的作用力始终做负功

D

金属筒撞击桌面后,木塞与金属筒壁摩擦产生的热量等于其重力势能的减少量

正确答案及相关解析

正确答案

B

解析

AC、木塞相对金属筒静止时,由于加速度大于重力,故静摩擦力向下,摩擦力做正功;木塞相对于金属筒向下时,动摩擦力向上,摩擦力做负功,故AC错误;

B、当金属筒的速度减为零后,木塞相对于金属筒向下运动,此时动能最大,B正确;

D、初始阶段,由于加速度大于重力加速度,可知外力一定向下,对系统做正功,所以研究整个过程,重力势能的减少与外力做功之和等于摩擦生热,D错误。

考查方向

功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

木塞相对金属筒静止时,由于加速度大于重力,故静摩擦力向下,摩擦力做正功;当金属筒的速度减为零后,木塞相对于金属筒向下运动,此时动能最大;初始阶段,由于加速度大于重力加速度,可知外力一定向下,对系统做正功,所以研究整个过程,重力势能的减少与外力做功之和等于摩擦生热。

易错点

木塞相对金属筒静止时,由于加速度大于重力加速度,可知外力一定向下。

知识点

牛顿运动定律的应用-连接体 功能关系