题目内容

在竖直平面内有一个半径为R的光滑圆环轨道,一个质量为m的小球穿在圆环轨道上做圆周运动,如图所示,到达最高点C时的速率是vC=,则下列说法中正确的是( )

A.此小球的最大速率是vC
B.小球到达C点时对轨道的压力是
C.小球在任一直径两端点上的动能之和相等
D.小球沿圆轨道绕行一周所用的时间小于
【答案】分析:因为圆环轨道是光滑的,只有重力做功,所以机械能守恒,可以求得在最低点时的最大速度;
对物体受力分析,根据圆周运动的向心力公式可以求得对轨道的作用力,由周期公式可以知道物体运动的周期.
解答:解:A、速度最大的点应该是最低点时,根据动能定理:mV2-mVc2=2mgR,解得V==Vc,所以A正确.
B、在C点有:mg-T=m,得T=mg,所以B错误.
C、整个过程中机械能守恒,在任一直径两端点上的点,它们的高度之和都是2R,即它们的重力势能的和相等,由于总的机械能守恒,所以它们的动能之和也相等,所以C正确.
D、由T=,当速度最小时,代入计算可得T=,之后小球的速度在变大,所以T要减小,所以T<,所以D正确.
故选ACD.
点评:小球穿在圆环轨道上做圆周运动,属于杆的模型,在最高点时速度最小,向心力最小,最低点时速度最大,向心力最大,由机械能守恒可以求它们之间的关系.
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