问题 多选题

如图所示,A BC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合.现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放,g取10m/s2.以下说法正确的是(  )

A.若使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少为0.4m

B.若使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少为0.2m

C.若H小于0.2m,则小球不可能沿DEF轨道运动

D.若H小于0.2m,则小球不可能到达E点

答案

A、B、C、小球从ABC轨道下滑,机械能守恒,设到达C点时的速度大小为υ.则:mgH=

1
2
mv2…①

小球能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足:mg≤m

v2
r
…②

①、②联立并代入数据得:H≥0.2m

故A错误,B正确,C正确;

D、若h<0.2m,小球过C点后与轨道分离而做平抛运动,设球经C点时的速度大小为υx,则击中E点时:

竖直方向:r=

1
2
gt2…③

水平方向:r=υxt…④

由机械能守恒有:mgh=

1
2
x2…⑤

联立③、④、⑤并代入数据得h=0.1m

故D错误;

故选BC.

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