题目内容

6.如图,质量为m的小球,在斜面轨道上离地h高度处由静止自由滑下,进入与斜面轨道平滑连接的竖直圆环轨道运动,设圆轨道半径为R,不计一切摩擦,则下列说法中正确的是(  )
A.若h=2R,小球恰能运动到圆环轨道最高点
B.小球要达到圆环轨道最高点,则滑下高度h至少为3R
C.若小球带正电,在轨道所在竖直平面内加竖直向下的匀强电场,则当h=2R时,小球能通过圆环轨道最高点
D.若小球带正电,在轨道所在竖直平面内加竖直向下的匀强电场,则当h=2.5R时,小球能通过圆环轨道最高点

分析 根据牛顿第二定律求出最高点的最小速度,结合动能定理求出h的最小值.

解答 解:A、若小球恰能到达圆环轨道的最高点,根据mg=$m\frac{{v}^{2}}{R}$得,最高点的速度v=$\sqrt{gR}$,根据动能定理得,$mg(h-2R)=\frac{1}{2}m{v}^{2}-0$,解得h=$\frac{5}{2}R$,故A错误,B错误.
C、若小球带正电,在轨道所在竖直平面内加竖直向下的匀强电场,设重力和电场力的合力为F,有:F=$m\frac{{v}^{2}}{R}$,根据动能定理知,$F(H-2R)=\frac{1}{2}m{v}^{2}$,解得H=2.5R,故C错误,D正确.
故选:D.

点评 本题考查了竖直平面内圆周运动的临界问题,知道最高点的临界情况,结合动能定理综合求解,难度中等.

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