题目内容

【题目】如图,一半径为R,粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平,一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道,质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小,用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功,则( )

A.W= mgR,质点恰好可以到达Q点
B.W> mgR,质点不能到达Q点
C.W= mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离
D.W< mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离

【答案】C
【解析】解:在N点,根据牛顿第二定律有: ,解得

对质点从下落到N点的过程运用动能定理得,

解得W=

由于PN段速度大于NQ段速度,所以NQ段的支持力小于PN段的支持力,

则在NQ段克服摩擦力做功小于在PN段克服摩擦力做功,

对NQ段运用动能定理得,

因为 ,可知vQ>0,所以质点到达Q点后,继续上升一段距离.故C正确,A、B、D错误.

故选:C.

【考点精析】利用动能定理的综合应用对题目进行判断即可得到答案,需要熟知应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.

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