问题
选择题
如图所示,质量为m的小球沿光滑的斜面AB下滑,然后可以无能量损失地进入光滑的圆形轨道BCD,小球从A点开始由静止下滑,已知AC之间的竖直高度为h,圆轨道的半径为R,重力加速度为g,则下列判断正确的是( )
A.若h=2R,则小球刚好能到达D点
B.小球从C点到D点的运动为匀速圆周运动
C.若小球恰好能通过D点,则小球到达C点的速率为5gR
D.若小球到达D点的速率为2gR,小球对D点的压力为2mg
答案
A、小球刚好能到达D点时,在D点,小球的重力提供向心力,则有:
mg=m
,vD=v 2D R gR
从A到D的过程中,根据机械能守恒得:
mg(h-2R)=
m1 2 v 2D
解得:h=
R,故A错误5 2
B、小球从C点到D点重力势能增大,根据机械能守恒定律知其动能不断减小,速度逐渐减小,所以小球做的是变速圆周运动,故B错误.
C、若小球恰好能通过D点,vD=
,小球从C运动到D的过程中,根据机械能守恒得:gR
m1 2
=2mgR+v 2C
m1 2
,v 2D
解得:vC=
,故C正确.5gR
D、若小球到达D点的速率为vD=
,根据向心力公式得:2gR
N+mg=mv 2D R
解得:N=mg,所以小球对D点的压力大小为:N′=N=mg,故D错误.
故选:C