题目内容
如图所示,质量为M,半径为R的四分之一圆弧状木块,放在光滑的水平面,其中PQ段水平,P点是圆弧最低点。一个质量为m的小球从最高点开始自由滑下,不考虑一切摩擦,以下结论正确的是( )
A.小球达到P点时,小球的速度为 |
B.小球达到P点时,木块的速度为 |
C.在到达P点瞬间小球对木块的压力大于mg |
D.在到达P点瞬间小球对木块的压力等于mg |
BC
本题主要考查牛顿第二定律、动量守恒和机械能守恒定律的条件,需要注意的是滑块从最高点到P的过程中,系统动量不守恒,但在水平方向上动量守恒,因为系统在水平方向上没有受到外作作用。解题时还需注意到达P点瞬间小球有向心加速度,所受合外力不为零。
小球从最高点下滑到P的过程中,系统在水平方向上动量守恒、机械能守恒,令小球到达P点时的速度为,木块的的速度,则:由水平方向动量守恒得
mvm+MvM=0 (1)
由机械能守恒定律可得 (2)
由方程(1)、(2)解得:
故A错误,B正确;小球到达P点瞬间具有向心加速度,所受合力不为零,由牛顿第二定律知小球受到的支持力 ,由牛顿第三定律知小球对木块的压力 ,故C正确,D错误。
所以选BC。
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