题目内容

如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆细管竖直放置,一质量为m的小球A以某一速度从下端管口进入,并以速度v1通过最高点C时与管壁之间的弹力大小为0.6mg,另一质量也为m小球B以某一速度从下端管口进入,并以速度v2通过最高点C时与管壁之间的弹力大小为0.3mg,且v1>v2,g=10m/s2.当A、B两球落地时,落地点与下端管口之间的水平距离xB、xA之比可能为(  )
A.
xB
xA
=
7
2
B.
xB
xA
=
13
2
C.
xB
xA
=
7
4
D.
xB
xA
=
13
4

以A球为对象,设其到达最高点时的速度为vA,根据向心力公式有:
FA+mg=m
v2A
R

又FA=0.6mg
代入解得:vA=
1.6gR

以B球为对象,设其到达最高点时的速度为vB,有两种情况:
若管壁对B球的弹力方向向上,根据向心力公式有
mg-FB=m
v2B
R

又FB=0.3mg
所以得:vB=
0.7gR

两球脱离轨道的最高点后均做平抛运动,高度相等,运动时间相等,由x=v0t可得:
两球的水平位移之比为:
xB
xA
=
vB
vA
=
7
4

若管壁对B球的弹力方向向下,根据向心力公式有
mg+FB=m
v2B
R

得:vB=
1.3gR

同理可得:
xB
xA
=
13
4

故选:CD.
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