题目内容
【题目】如图所示,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
水平.质量为m的物块(可视为质点)自P点上方
处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道.已知物块第一次飞离Q点后上升的最大高度为R,N点为轨道最低点.用W表示物块第一次从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功(不计空气阻力).则
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A.
,物块第一次回落后恰能返回到P点
B.
,物块第一次回落后恰能返回到P点
C.
,物块第一次回落,经P点后,将继续上升一段距离
D.
,物块第一次回落,经P点后,将继续上升一段距离
【答案】D
【解析】
质点从静止下落到飞离Q点后上升的最大高度的过程应用动能定理:
,可得摩擦力做的功为:
![]()
由于质点从Q返回到N点的过程与从P运动到N的过程相比,经过同一高度点的速度小,向心力小,则轨道对质点的支持力小,摩擦力也小,所以有:WfPN>WfQN.物块第一次从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功
,由上可知质点从Q返回到P点的过程中摩擦力做功小于
,从右侧最高点返回到P点根据动能定理:
,可知v>0,所以质点到达P后,继续上升一段距离.
A.
,物块第一次回落后恰能返回到P点.故A不符合题意.
B.
,物块第一次回落后恰能返回到P点.故B不符合题意.
C.
,物块第一次回落,经P点后,将继续上升一段距离.故C不符合题意.
D.
,物块第一次回落,经P点后,将继续上升一段距离.故D符合题意.
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