问题
选择题
如图所示,内壁光滑、半径为R的圆捅固定在小车上,有一可视为质点的光滑小球静止在圆桶最低点.小车与小球一起以速度v向右匀速运动、当小车遇到障碍物突然停止时,小球在圆桶中上升的高度不可能( )
A.等于v2 2g
B.大于v2 2g
C.小于v2 2g
D.等于2R
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答案
小球由于惯性会继续运动,可能会越过最高点做圆周运动,也有可能达不到四分之一圆周,速度减为零,也有可能越过四分之一圆周但越不过圆桶的最高点.
1、若越过最高点做圆周运动,则在圆桶中上升的高度等于2R.
2、若达不到四分之一圆周,速度减为零,根据机械能守恒,
mv2=mgh,h=1 2
.v2 2g
3、若越过四分之一圆周但越不过圆桶的最高点,则会离开轨道做斜抛,在最高点有水平速度,根据机械能守恒得,
mv2=mgh+1 2
mv′2,上升的高度小于1 2
.故A、C、D可能.B不可能.v2 2g
故选B.