题目内容

如图所示,一个小球(视为质点)从H="12m" 高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB,进入半径R=4m的竖直圆环,圆环动摩擦因数处处相等,当小球沿BEC到达环顶C时,刚好对轨道压力为零;沿CFB圆弧滑下后,进入光滑弧形轨道BD,且到达高度为h的D点时的速度为零,则H的值可能为(g=10m/s2,所有高度均相对B点而言)  

A.12mB.10mC.8.5mD.7m

C

解析试题分析:已知C点小球对圆环无压力,则重力提供向心力,得到:
小球在C点的动能为:
小球从A运动到C,根据动能定理得:
把数据代入,得到:
所以小球从A运动到C,半个圆弧加上AB段圆弧的摩擦力做功Wf=2mg
再分析从C点运动到D点
根据动能定理得:
因为沿BC弧运动的平均速度小于沿AB弧运动平均速度,根据圆周运动向心力公式可知沿BC弧运动的平均正压力小于沿AB弧运动平均正压力,
故沿BC弧运动的平均摩擦力小于沿AB弧运动的平均摩擦力,
所以
所以

故选C
考点:牛顿第二定律;向心力.
点评:本题解题的关键是对小球运动过程的分析,知道小球在两个半圆上的摩擦力做功不等,难度适中.

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