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17.如图所示,处于高h米的物体沿粗糙轨道由静止下滑,它在水平轨道上滑行的距离为s米,不论弯曲轨道还是水平轨道,与物体间的摩擦因数均为μ,现在用方向平行于轨道的外力使物体沿原来的轨道回到出发点,则外力最少做功(  )
A.mghB.mgh+μmgsC.2mghD.无法求出

分析 在下滑过程中利用动能定理求出各力做功关系,然后在上滑过程中,要使外力做功最少,上滑到最高点时速度为零,在整个过程中只有重力和摩擦力做功,但在曲面上运动时由于速度的变化导致向心力变化,所以摩擦力变化,由动能定理列式即可求得最小值.

解答 解:在下滑过程中,由动能定理可得
WG-Wf=0-0    ①
在上滑过程中初动能最小为滑到顶端是静止,由动能定理可得
W-WG-W′f=0-0  ②
由于在上滑过程中比在下滑过程中速度大,导致向心力变大,由f=μFN可知,f增大,摩擦力做的功增大
即Wf<W′f
由①②联立解得
W>2mgh,所以拉力做功至少要大于2mgh,故D正确.
故选:D

点评 本题是实际问题,关键要建立物理模型,对问题进行简化,分析物体的受力情况和运动情况是基础,难度适中.

练习册系列答案
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B.火箭加速下落时,宇航员处于失重状态
C.火箭落地前减速,宇航员对座椅的压力小于其重力
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电压表(量程10V);

电流表(量程50mA);

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定值电阻(阻值为200Ω,额定功率为W);

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开关S;导线若干。

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