题目内容
【题目】如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平。一质辆为m的质点自P点上方高度处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点W时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则
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A.
,质点恰好可以到达Q点
B.
,质点能到达Q点
C.
,质点到达Q点后,继续上升一段距离
D.
,质点到达Q点后,继续上升一段距离
【答案】C
【解析】试题分析:对N点运用牛顿第二定律,结合压力的大小求出N点的速度大小,对开始下落到N点的过程运用动能定理求出克服摩擦力做功的大小.抓住NQ段克服摩擦力做功小于在PN段克服摩擦力做功,根据动能定理分析Q点的速度大小,从而判断能否到达Q点.
在N点,根据牛顿第二定律有
,解得
,对质点从下落到N点的过程运用动能定理得,
,解得
.由于PN段速度大于NQ段速度,所以NQ段的支持力小于PN段的支持力,则在NQ段克服摩擦力做功小于在PN段克服摩擦力做功,对NQ段运用动能定理得,
,因为
,可知
,所以质点到达Q点后,继续上升一段距离,C正确.
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