题目内容
【题目】如图所示,半径为R=0.4m的
圆形光滑轨道固定于竖直平面内,圆形轨道与光滑固定的水平轨道相切,可视为质点的质量均为m=0.5kg的小球甲、乙用轻杆连接,置于圆轨道上,小球甲与O点等高,小球乙位于圆心O的正下方.某时刻将两小球由静止释放,最终它们在水平面上运动,g取10m/s2.则
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A. 小球甲下滑过程中机械能增加
B. 小球甲下滑过程中重力对它做功的功率先变大后减小
C. 小球甲下滑到圆形轨道最低点对轨道压力的大小为12N
D. 整个过程中轻杆对小球乙做的功为1J
【答案】BD
【解析】
先对两个球整体分析,只有重力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒定律列式分析;考虑重力对小球甲做功功率时,结合特殊位置进行分析;在圆弧轨道最低点,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式分析;对球乙运用动能定理列式分析。
小球甲下滑过程中,轻杆对甲做负功,则甲的机械能减小,选项A错误;小球甲下滑过程中,最高点速度为零,故重力的功率为零;最低点速度和重力垂直,故重力的功率也是零;而中途重力的功率不为零,故重力的功率应该时先增加后减小,故B正确;两个球系统机械能守恒,故:mgR=
mv2+
mv2,解得:
;小球甲下滑到圆弧形轨道最低点,重力和支持力的合力提供向心力,故:N-mg=m
,解得:N=mg+
=0.5×10+0.5×
=10N,根据牛顿第三定律,压力也为10N,故C错误;整个过程中,对球乙,根据动能定理,有:W=
mv2=
×0.5×22=1J,故D正确;故选BD。
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