题目内容

如图所示,一个小球(视为质点)从H=12m高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB,进入半径R=4m的竖直圆环,圆环轨道部分的动摩擦因数处处相等,当到达环顶C时,刚好对轨道压力为零;沿CB滑下后,进入光滑弧形轨道BD,且到达高度为h的D点时速度为零,则h之值可能为(g=10m/s2

A.8m                  B.9m                  C.10m                D.11m

B

到达环顶C时,刚好对轨道压力为零
所以在C点,重力充当向心力
因此mv^2/R=mg
mv^2/4=mg
mv^2/2=2mg
所以在C点,小球动能为2mg,因为圆环半径是4m,因此在C点,小球重力势能=2mgR=8mg
开始小球从H=12m 高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB
因此在小球上升到顶点时,摩擦力做功=12mg-8mg-2mg=2mg,此时机械能等于10mg,
之后小球沿轨道下滑,由于机械能有损失,所以下滑速度比上升速度小,因此对轨道压力变小,所受摩擦力变小,所以下滑时,摩擦力做功<2mg,机械能有损失,到达底端时小于10mg
此时小球机械能大于10mg-2mg,而小于10mg
所以进入光滑弧形轨道BD时,小球机械能的范围为,8mg<机械能<10mg
所以高度范围为8<h<10

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