【分析】
首先梳理题目给出的已知条件:小球从a点静止释放,ab、bc段管道内壁光滑,cd段粗糙,a点高度略高于c点,b点与d点高度相等。解题思路是结合重力势能、动能的影响因素,以及机械能守恒的条件逐个判断选项:
1. 重力势能由质量和高度决定,小球质量不变,高度变化则重力势能必然变化,据此判断A选项;
2. 分析c到d的过程:小球高度降低,重力势能减小,同时cd段粗糙,克服摩擦力做功会消耗部分机械能,若重力势能的减少量恰好等于克服摩擦消耗的能量,小球的动能就不会发生变化,由此判断B选项是否成立;
3. 动能由质量和速度决定,小球速度最大时动能最大,小球在b点时已经将a点的重力势能大量转化为动能,之后从b到c上坡减速,从c到d下坡同时受摩擦阻力,因此动能最大的位置不是d点,判断C选项;
4. 机械能守恒的条件是只有重力/弹力做功,无额外能量损耗,本题cd段粗糙会产生内能,因此机械能不守恒,判断D选项。
【解析】
我们逐个对选项进行分析:
A选项:从a到c的过程中,小球的高度先降低(a到b段)后升高(b到c段),小球质量不变,因此重力势能先减小后增大,并非保持不变,A错误。
B选项:从c到d的过程中,小球高度降低,重力势能减小,同时cd段粗糙,小球需要克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能;若小球重力势能的减少量恰好等于克服摩擦力消耗的能量,那么小球在c点和d点的动能就相等,因此小球在c、d两点的动能是可能相等的,B正确。
C选项:小球动能最大的位置是速度最大的位置,小球从a到b的过程中重力势能持续转化为动能,在b点时速度达到最大,动能最大;从b到c小球上坡减速,动能减小,因此d点的动能不可能比b点大,d点不是动能最大的位置,C错误。
D选项:从a到d的过程中,cd段管道内壁粗糙,小球运动时需要克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能,因此小球的机械能不守恒,D错误。
【答案】
B
【知识点】
重力势能影响因素,动能影响因素,机械能守恒条件
【点评】
本题是机械能转化板块的经典易错题,重点考察对机械能转化逻辑和守恒条件的理解,不少同学会误以为c到d段有摩擦动能就一定减小,忽略了重力势能的减少量可以抵消摩擦的能量损耗,要注意审题抓住选项中“可能”的限定条件,避免绝对化判断出错。
【难度系数】
0.6