题目内容

20.如图所示,半径为R的半圆弧形光滑轨道开口向上固定在水平面上,其中,O为圆心,A,B在同一水平线上,OC为竖直半径.质量分别为m、2m的光滑小球被固定于长度恰为R的轻质杆两端,再将杆球装置放于轨道中,且将其向右推至m球刚好在C处.若无初速释放后杆球仅限于竖直轨道平面内运动,且不计其他阻力,则下列说法正确的是(  )
A.当2m小球运动到C点过程中,两球与地球组成系统的重力势能减小
B.当2m小球运动到C点时,其运动速度刚好为零
C.m球在C点左侧能上升的最大高度将高于2m球在图中的初始高度
D.从释放杆球到m球第一次达最大高度的过程,2m球的机械能将增大

分析 根据两个小球重力做功与重力势能变化的关系分析当2m小球运动到C点过程中,两球与地球组成系统的重力势能的变化情况,对整体,只有重力对其做功,整体机械能守恒,根据机械能守恒定律分析即可.

解答 解:A、当2m小球运动到C点过程中,m小球运动到2m释放时的高度,则2m小球重力势能的减小量大于m小球重力势能增加量,所以两球与地球组成系统的重力势能减小,故A正确;
B、两小球运动过程中,对整体,只有重力对其做功,整体机械能守恒,当2m小球运动到C点时,整体的重力势能减小,则动能增大,所以两球运动速度都不为零,故B错误;
C、当两球速度减为零时,m球在C点左侧上升到最大高度,根据整体机械能守恒可知,m球在C点左侧能上升的最大高度将高于2m球在图中的初始高度,故C正确;
D、从释放杆球到m球第一次达最大高度的过程,m球的机械能增大,则2m球的机械能减小,故D错误.
故选:AC

点评 本题主要考查了机械能守恒定律的直接应用,要求同学们能正确分析两小球的受力情况与运动情况,明确到达最高点时,速度为零,难度适中.

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