题目内容
【题目】如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑内圆粗糙。一质量为m=0．2kg的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径R=0．5米，g取10m/s2，不计空气阻力，设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是
A. 若小球运动到最高点时速度为0，则小球机械能一定不守恒
B. 若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0一定小于5m/s
C. 若要小球不挤压内轨，则v0一定不小于5m/s
D. 若小球开始运动时初动能为1．6J，则足够长时间后小球的机械能为1J
【答案】ABCD
【解析】试题分析：若小球运动到最高点时受到为0，则小球在运动过程中一定与内圆接触，受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，机械能不守恒，故A正确；小球如果不挤压内轨，则小球到达最高点速度最小时，小球的重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
，由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律得：
mv02=mv2+mg2R，解得：v0=5m/s，则小球要不挤压内轨，速度应大于等于5m/s，可知，若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0一定小于5m/s．故B正确；若要小球不挤压内轨，存在两种可能的情况：1．到达最高点时的速度大于等于
，则v0≥5m/s；
2．小球始终在O点以下运动，此时重力的一部分提供向下的加速度，而外出轨道提供指向圆心的向心加速度，此时小球始终没有压内轨道．由机械能守恒得：mv02≤mgR
即：
．故C错误．
小球的初速度
，则小球在运动过程中要与内轨接触，要克服摩擦力做功，机械能减少，最终小球将在轨道的下半圆内做往复运动，到达与圆心同高位置处速度为零，则小球的最终机械能E=mgR=0．2×10×0．5=1J，故D正确；故选ABD．
津桥教育计算小状元系列答案
