问题
选择题
如图所示,竖直放置的光滑圆弧型轨道O为圆心,且AB为沿水平方向的直径,圆弧的最低点为D.若在A点以初速度v沿AB方向平抛一小球a,同时在圆弧底部C处释放小球b(CD之间的弧长远小于圆弧半径),则小球b第一次向A运动过程中( )
A.两个小球在D相遇
B.两个小球不可能相遇
C.若适当调整一小球a的平抛初速度,两个小球可能在D的右侧圆弧上相遇
D.若适当调整一小球a的平抛初速度,两个小球可能在D的左侧圆弧上相遇
答案
根据题意知小球a做平抛运动,小球b做类单摆运动,根据单摆周期公式可以求出小球b从C到D点的时间
tb=
T=1 4
×2π1 4
=R g π 2 R g
则在小球b到D时,小球a下落的高度:ha=
gt2=1 2
g1 2
=t 2b
g×1 2
•π2 4
=R g
R>Rπ2 8
由此知,当小球b到达D点前,小球a在竖直方向上下落高度大于半径R,因此调节小球抛出速度小球a可以与小球b发生碰撞,且发生碰撞时小球b没有到达D点,故发生碰撞位置在D点右侧的圆弧上,所以ABD错误,C正确.
故选:C.