题目内容

10.如图所示,竖直半圆环中有多条起始于A点的光滑轨道,其中AB通过环心O并保持竖直.一质点分别自A点沿各条轨道下滑,初速度均为零.那么,质点沿各轨道下滑的时间相比较(  )
A.无论沿图中哪条轨道下滑,所用的时间均相同
B.质点沿着与AB夹角越大的轨道下滑,时间越短
C.质点沿着轨道AB下滑,时间最短
D.轨道与AB夹角越小(AB除外),质点沿其下滑的时间越短

分析 设半径为R,斜面与竖直方向夹角为θ,则物体运动的位移为x=2Rcosθ,根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据x=$\frac{1}{2}$at2求解时间.

解答 解:设半径为R,斜面与竖直方向夹角为θ,则物体运动的位移为x=2Rcosθ,物体运动的加速度a=$\frac{{F}_{合}}{m}$=gcosθ,根据x=$\frac{1}{2}$at2,则t=$\sqrt{\frac{4R}{g}}$,与θ角无关.而知道弦长和倾角也能算出半径,所以A正确,BCD错误.
故选:A.

点评 解决本题的关键根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据运动学公式求出运动的时间,看时间与θ角的关系.

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