问题 选择题

如图所示,两个半径不同而内壁光滑的半圆轨道固定于地面,两个质量不同的小球分别从与球心在同一水平高度的A、B两点由静止开始下滑,空气阻力不计,通过轨道最低点时(  )

A.两小球的线速度大小相等

B.两小球的角速度相同

C.两小球的向心加速度相等

D.两小球对轨道的压力相同

答案

设半圆轨道的半径为r,小球到最低点的速度为v,由机械能守恒定律得:mgr=

1
2
mv2,所以受到V=
2gr
,ω=
V
r
=
2g
r
由于它们的半径不同,所以线速度和角速度的大小不相等,所以BD错误.

小球的向心加速度an

v2
r
,与上式联立可以解得:an=2g,与半径无关,因此此时小球的向心加速度相等,所以,C选项正确.

在最低点,由牛顿第二定律得:FN-mg=m

v2
r
,联立解得;FN=3mg,即压力为3mg,由于球的质量不同,所以对轨道的压力不相同.因此,A选项错误.

故选:C.

单项选择题
单项选择题