Question

18．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

Answer 1

分析 木塞相对金属筒静止的运动过程中，加速度值大于重力加速度值，由牛顿第二定律分析金属筒对木塞的作用力方向．通过分析木塞的受力情况，分析其运动情况，确定动能如何变化．根据功能关系分析热量等于其他能的关系．

解答 解：A、木塞相对金属筒静止的运动过程中，加速度值大于重力加速度值，由牛顿第二定律知，木塞的合力大于其重力，所以金属筒对木塞的作用力方向应竖直向下，故A错误．
B、据题知：金属筒速度减为零之后，木塞运动到金属筒口边缘时速度恰好减为零，说明木塞一直做减速运动，则金属筒速度减为零的瞬间，故B正确．
C、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竖直向下，对木塞做正功，故C错误．
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和动能减少量之和，故D错误．
故选：B

点评 解决本题时首先要搞清木塞的运动情况，由此来分析其受力情况，运用牛顿运动定律和能量守恒定律研究这类问题．