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  • 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Vo,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

    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Vo,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(  )
    A.
    1
    2
    m
    v20

    B. 0
    C.
    1
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    m
    v20
    +
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    D.
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    v20
    ?
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    2k2
    物理人氣:675 ℃時(shí)間:2020-03-23 02:50:59
    優(yōu)質(zhì)解答
    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=kv0時(shí),即v0=
    mg
    k
    時(shí),環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng),摩擦力為零,Wf=0,環(huán)克服摩擦力所做的功為零;
    (2)當(dāng)mg>kv0時(shí),即v0
    mg
    k
    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Wf=
    1
    2
    m
    v20
    ;
    (3)當(dāng)mg<kv0時(shí),即v0
    mg
    k
    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=
    mg
    k
    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
    Wf=
    1
    2
    mv2-
    1
    2
    m
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    =
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    -
    1
    2
    m
    v20
    ,即環(huán)克服摩擦力所做的功為
    1
    2
    m
    v20
    -
    m3g2
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    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
    1
    2
    m
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    +
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    ;故C正確.
    故選C
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