题目内容
如图![]()
图
A.轨道半径越大,滑块动能越大,对轨道的压力越大
B.轨道半径越大,滑块动能越大,对轨道的压力减小
C.轨道半径越大,滑块动能越大,对轨道的压力与半径无关
D.轨道半径变化时,滑块的动能和对轨道的压力都不变
解析:由机械能守恒定律列式
,由牛顿第二定律列式
,由两式求解作出分析判断.
滑块质量为m,沿半圆形光滑轨道下滑过程中,轨道对滑块的弹力不做功,只有重力做功,机械能守恒.设轨道半径为R,选过轨道最低点的水平面为零势能参考平面,滑块通过最低点时的速度为v,动能为Ek2,受轨道支持力为FN,则由机械能守恒定律得:
①
此式表明:轨道半径R越大,滑块动能Ek2就越大,速度v也越大.
滑块经过最低点时,由牛顿第二定律得:
②
①②式联立解得轨道对滑块的弹力为FN=3mg
再由牛顿第三定律可知,滑块对轨道的弹力大小与轨道对滑块的弹力大小等大反向,即滑块对轨道的压力大小为3mg,与轨道半径R的大小无关,方向向下.综上所述可知,本题的正确选项是C.
答案:C
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