解题思路:根据动能定理求出物体回到出发点的动能.假设撤去F时物体的速度大小为v.撤去F后物体做匀减速直线运动,其位移与匀加速运动的位移大小相等,根据运动学公式求出物体回到出发点的速度,得到其动能.根据动量定理求解F的大小.根据F与mg的关系,由动能定理求解撤去力F时,物体的重力势能.
A、根据动能定理得:对整体运动过程:WF=Ek-0,得到:物体回到出发点时的动能Ek=WF=60J.故A正确.
C、设撤去F时物体的速度大小为v,物体回到出发点时的速度大小为v′,取沿斜面向上方向为正方向.据题分析得知,撤去F后t时间内物体做匀减速直线运动的位移与t时间内匀加速直线运动的位移大小,方向相等,则有:
[v/2t=-
−v′+v
2]t
解得:
v′=2v.
根据动量定理,匀加速运动过程:
Ft-mgsinθt=mv
匀减速运动过程:
-mgsinθt=-mv′-mv
联立解得:
F=[4/3]mgsinθ.故C错误.
B、匀加速运动过程:
WF=Fs=60J;
将F=[4/3]mgsinθ代入得到:
[4/3]mgsinθ•s=60J
得到:
mgsinθ•s=45J.
则撤去力F时,物体的重力势能是:
Ep=mgsinθ•s=45J.故B正确.
D、物体回到出发点时的动能最大,为60J;
撤去拉力后物体的运动过程中机械能守恒,故最高点的重力势能为60J;故D正确;
本题选错误的,故选:C.
点评:
本题考点: 功能关系;功的计算.
考点点评: 本题是动能定理、动量定理、运动学公式、机械能守恒定律等力学规律的综合应用,关键要抓住两个过程之间的位移关系和时间关系,确定末速度.