题目内容
如图所示为竖直面内的光滑半圆弧轨道,O为圆心,A、B是位于同一水平线的圆弧上的两点,C为圆弧最低点,AC间有一光滑直杆,OA与竖直方向的夹角为θ.现有可视为质点的两个甲乙小球分别套在AC直杆、BC圆弧上(图中未画出),另一可视为质点的小球丙处于D点.现让甲、乙、丙三小球分别从A、B、O点无初速释放,到达C处所经过的时间分别为t1、t2、t3,不计空气阻力,不考虑三小球的碰撞,则关于时间t1、t2、t3的大小关系,下列说法正确的是( )

| A.t1<t3 |
| B.t1>t2 |
| C.t1<t2 |
| D.因为θ数值不明确,t1、t2大小关系不能确定 |
物体沿着位于同一竖直圆上所有光滑细杆由静止下滑,到达圆周最低点的时间相等,所有无论θ多大,t1是不变的,
证明如下:

由几何关系可知lAC=2Rsinα
物体从A运动到C的过程中加速度a=gsinα
根据匀加速运动位移时间公式得:2Rsinα=
gsinαt2
解得:t=
所有无论θ多大,物体从A运动到C的时间都为t1=
,
从O点释放做自由落体运动,t3=
所以t1>t3,故A错误
从B点释放,若角度较小,则从B点释放做单摆运动,
所以t2=
=
×2π
=
,所以t1>t2,
当θ=90°时,t1<t2,故BC错误,D正确.
故选D
证明如下:
由几何关系可知lAC=2Rsinα
物体从A运动到C的过程中加速度a=gsinα
根据匀加速运动位移时间公式得:2Rsinα=
| 1 |
| 2 |
解得:t=
|
所有无论θ多大,物体从A运动到C的时间都为t1=
|
从O点释放做自由落体运动,t3=
|
所以t1>t3,故A错误
从B点释放,若角度较小,则从B点释放做单摆运动,
所以t2=
| T |
| 4 |
| 1 |
| 4 |
|
| π |
| 2 |
|
当θ=90°时,t1<t2,故BC错误,D正确.
故选D
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