问题
多选题
如图所示光滑管形圆轨道半径为R(管径远小于R),小球a、b大小相同,质量均为m,其直径略小于管径,能在管中无摩擦运动.两球先后以相同速度v通过轨道最低点,且当小球a在最低点时,小球b在最高点,以下说法正确的是( )
A.当小球b在最高点对轨道无压力时,小球a比小球b所需向心力大5mg
B.当v=
时,小球b在轨道最高点对轨道无压力gR
C.速度v至少为
,才能使两球在管内做圆周运动5GR
D.只要v≥5gR,小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg
答案
由于管中没有摩擦力的作用,所以球的机械能守恒,
当小球b在最高点对轨道无压力,即只有重力做为向心力,
所以mg=m
,所以在最高点时b球的速度的大小为vb2 R
,gR
所以B正确,C错误;
从最高点到最低点,由机械能守恒可得,mg•2R+
mvb2=1 2
mva2,1 2
对于a球,在最低点是,由向心力的公式可得 F-mg=m
,va2 R
所以F-mg=5mg,
所以此时的向心力的大小为5mg,
所以小球a比小球b所需向心力大4mg,所以A错误;
D、最高点时F1=m
-mg,v12 R
在最低点时,F2=m
+mg,v22 R
由机械能守恒有
mv12+mg2R=1 2
mv12,1 2
所以F2-F1=6mg.所以D正确.
故选BD.