题目内容

6.如图所示,两个半径不等的光滑半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端登高,两个质量不等的球(从半径大的轨道下落的小球质量大,设为大球,另一个为小球,且均可视为质点)分别自轨道左端由静止开始下落,各自轨迹的最低点时,下落说法正确的是(  )
A.大球的速度可能小于小球的速度
B.大球的动能可能小于小球的动能
C.大球所受轨道的支持力等于小球所受轨道的支持力
D.大球的向心加速度等于小球的向心加速度

分析 根据动能定理列式比较小球到达底端时的动能大小以及速度大小.根据向心加速度公式比较两球的向心加速度大小,再结合牛顿第二定律比较支持力的大小.

解答 解:A、根据动能定理得 mgR=$\frac{1}{2}$mv2知,v=$\sqrt{2gR}$,半径大的圆形轨道,球到达底端时的速度大,所以大球的速度一定大于小球的速度,故A错误.
B、大球质量大,到达底端时的速度大,动能一定大,故B错误.
CD、根据a=$\frac{{v}^{2}}{R}$=$\frac{2gR}{R}$=2g知,两球的向心加速度相等.在底端时,根据牛顿第二定律得,N-mg=ma,解得N=3mg,由于大球的质量大,则大球所受的支持力大,故C错误,D正确.
故选:D

点评 本题考查了牛顿第二定律、动能定理与圆周运动的综合运用,要明确最低点向心力的来源,知道最低点小球的向心加速度大小与圆弧形轨道的半径无关.

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