题目内容

3.如图所示,BOD是半圆的水平直径,OC为竖直半径,半圆半径为R.现有质量相同的a、b两个小球分别从A、B两点以一定的初速度水平抛出,分别击中半圆轨道上的D点和C点,已知b球击中C点时动能为Ek,不计空气阻力,则(  )
A.a球击中D点时动能为1.6EK
B.a球击中D点时动能为1.25EK
C.a、b两球初速度之比为1:1
D.a、b小球与轨道碰撞瞬间,重力的瞬时功率之比为1:1

分析 两个小球都做平抛运动,根据平抛运动的基本公式求出初速度,再分别对两球的运动过程,应用动能定理列式求解,根据P=mgvy比较重力的瞬时功率.

解答 解:A、两个小球都做平抛运动,下落的高度相同都是R,根据R=$\frac{1}{2}$gt2可知,运动的时间为:t=$\sqrt{\frac{2R}{g}}$,
根据图象可知,A球运动的水平位移为2R,则A球的初速度为:vA=$\frac{2R}{t}=\sqrt{2gR}$,
B球的水平位移为R,则B球的初速度为:vB=$\frac{R}{t}$=$\sqrt{\frac{1}{2}gR}$,
vA:vB=2:1
A球从A到D的过程中,根据动能定理得:EKD=mgR+$\frac{1}{2}{mv}_{A}^{2}$=2mgR…①,
B球从B到C的过程中,根据动能定理得:EK=mgR+$\frac{1}{2}{mv}_{B}^{2}$=$\frac{5}{4}$mgR…②,
由①②得:EKD=1.6Ek,故A正确,BC错误
D、A、B小球与轨道碰撞前瞬间,竖直方向速度vy=gt,相等,则重力的瞬时功率也相同,即重力的瞬时功率之比为1:1,故D正确
故选:AD

点评 本题主要考查了动能定理以及平抛运动基本公式的直接应用,解题的关键是要能根据图象得出两个小球下落的高度和水平位移,难度适中

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