如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平長(zhǎng)直桿上,環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度V
o,同時(shí)對(duì)環(huán)施加一個(gè)豎直向上的作用力F,并使F的大小隨v的大小變化,兩者關(guān)系F=kv,其中k為常數(shù),則環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功大小不可能為( )
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A.
mB. 0
C.
m+D.
m?
根據(jù)題意有對(duì)于小環(huán)的運(yùn)動(dòng),根據(jù)環(huán)受豎直向上的拉力F與重力mg的大小分以下三種情況討論:
(1)當(dāng)mg=kv
0時(shí),即v
0=
時(shí),環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng),摩擦力為零,W
f=0,環(huán)克服摩擦力所做的功為零;
(2)當(dāng)mg>kv
0時(shí),即v
0<
時(shí),環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做減速運(yùn)動(dòng),直至靜止.由動(dòng)能定理得環(huán)克服摩擦力所做的功為W
f=
m;
(3)當(dāng)mg<kv
0時(shí),即v
0>
時(shí),環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度減小至滿(mǎn)足mg=kv時(shí),即v=
時(shí),時(shí)環(huán)開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng).由動(dòng)能定理得摩擦力做的功
W
f=
mv
2-
m
=
-
m,即環(huán)克服摩擦力所做的功為
m-
;
故環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功大小不可能為
m+
;故C正確.
故選C