题目内容

16.如图所示,水平面上固定一个竖直放置内壁光滑的四分之三圆弧状细管,圆弧状细管半径R=0.2m,一个小球从管口A的正上方h1高处自由下落,小球恰能到达管口C处,若小球从管口A上方高h2处自由下落,则它能从管口A运动到管口C飞出又落回管口A.不计空气阻力,g=10m/s2,则(  )
A.第一次释放小球时h1高为0.4m
B.第二次释放后小球从C点飞出时的速度大小为1m/s
C.第二次释放小球时h2高为0.6m
D.两次释放小球的高度之比为h1:h2=$\frac{4}{5}$

分析 根据机械能守恒求得第一次释放小球的高度;然后由平抛运动规律得到第二次释放小球通过C点的速度,然后由机械能守恒求得第二次释放小球的高度.

解答 解:A、小球恰能到达管口C处,故小球在C处的速度为0,又有小球运动到C的过程只有重力做功,故机械能守恒,则有mg(h1-R)=0,所以,h1=R=0.2m,故A错误;
B、小球从C飞出后做平抛运动恰好到达A处,故由平抛运动位移公式:$R=\frac{1}{2}g{t}^{2}$,R=vC2t,所以,${v}_{C2}=\frac{R}{t}=\frac{R}{\sqrt{\frac{2R}{g}}}=\sqrt{\frac{1}{2}gR}=1m/s$,故B正确;
C、小球运动到C的过程只有重力做功,故机械能守恒,则有$mg({h}_{2}-R)=\frac{1}{2}m{{v}_{C2}}^{2}$,所以,h2=0.25m,故C错误;
D、两次释放小球的高度之比$\frac{{h}_{1}}{{h}_{2}}=\frac{0.2m}{0.25m}=\frac{4}{5}$,故D正确;
故选:BD.

点评 经典力学问题一般先对物体进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解.

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