综合题4.0分
物理

22.如图所示,水平桌面上有一小车,装有砂的砂桶通过细绳给小车施加一水平拉力,小车从静止开始做直线运动。保持小车的质量M不变,第一次实验中小车在质量为m1的砂和砂桶带动下由静止前进了一段距离s;第二次实验中小车在质量为m2的砂和砂桶带动下由静止前进了相同的距离s,其中m1<m2<M。两次实验中,绳对小车的拉力分别为T1 和T2,小车、砂和砂桶系统的机械能变化量分别为ΔE1和ΔE2,若空气阻力和摩擦阻力的大小保持不变,不计绳、滑轮的质量,则下列分析正确的是(    )

A.(m1g-T1)<(m2g-T2),ΔE1=ΔE2

B.(m1g-T1)=(m2g-T2),ΔE1=ΔE2

C.(m1g-T1)<(m2g-T2),ΔE1<ΔE2

D.(m1g-T1)=(m2g-T2),ΔE1<ΔE2



正确答案及相关解析

正确答案

A

解析

设空气阻力和摩擦阻力的合力为,因小车与砂桶具有相等的加速度,对小车与砂桶应用牛顿第二定律有,因,所以,进而。由牛顿第三定律可知,两次实验中,绳对砂桶的拉力也分别为T1 和T2,方向竖直向上,再对砂桶单独应用牛顿第二定律有=,所以(m1g-T1)<(m2g-T2)。两次实验中,小车和砂桶的位移均为s,克服空气阻力和摩擦阻力做的功相同,机械能的变化相等。

知识点

牛顿第二定律 牛顿运动定律的应用-连接体 功能关系