题目内容

16.如图所示,甲乙两图中左侧斜面完全相同,右侧轨道不同,除去底部一小段圆弧,甲图中的轨道是个半圆形轨道,其直径等于h;乙图中的轨道是一个内径略大于小球直径的半圆形管道,管的高度等于h.可看成质点的小球从同一高度h处由静止释放,如果不计摩擦力和拐弯处的能量损失,小球进入右侧轨道后,下列描述正确的是(  )
A.球在两种轨道中都能到达右侧最高点
B.球在甲轨道中能到达右侧最髙点,且到达最高点对轨道压力为零
C.球在乙轨道中能到达右侧最高点,且到达最高点对轨道压力为零
D.球在乙轨道中能到达右侧最高点,且到达最高点对轨道压力大小等于小球重力

分析 小球在运动的过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律,以及到达最高点的临界速度判断小球能否到达两轨道的最高点.

解答 解:甲图属于轻绳模型,在最高点的临界条件是:mg=$\frac{{v}_{min}^{2}}{R}$,解得:vmin=$\sqrt{gR}$;乙图属于轻杆模型,在最高点的最小速度为:vmin=0.
甲乙两图中,不计摩擦力和拐弯处的能量损失,机械能守恒.而甲图,假设能运动到最高点,根据机械能守恒定律,则到最高点时的速度等于零,小于临界速度,所以球在甲图轨道中不能到最高点;
根据机械能守恒定律,球在乙图轨道中能到最高点,此时速度等于零,到达最高点对轨道压力大小等于小球重力,故ABC错误,D正确.
故选:D.

点评 解决本题的关键掌握机械能守恒定律和圆周运动最高点的临界速度,判断小球在最高点的速度是否为零,可以通过推理进行定性分析,不必列式.

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