题目内容

11.如图,水平地面上有一固定光滑斜面AB,其底端B点与半径为R的四分之一圆弧光滑连接,圆弧的端点C与圆心在同一水平线上,M、N为C点正上方两点,距离C点分别为2R和R,现将一小球从M点静止释放,小球在AB上能到达最高处D点距水平面的高度为2R,接着小球沿斜面滑下返回进入圆弧轨道,若不考虑空气阻力,则(  )
A.小球返回轨道后沿轨道运动可能到不了C点
B.小球返回轨道后能沿轨道一直运动,并上升到N点
C.小球返回轨道后沿轨道运动到C点时,速度一定大于零
D.若将小球从N点静止释放,则小球在AB上能到达最高处距水平面的高度等于R

分析 首先知道题境中只有重力做功和在B点有能量损失,利用能量守恒判断选项即可,注意在B点能量的损失与在B点的速度有关.

解答 解:据题境可知,小球从M静止释放能到达D点,据此可知在B点损失的能量为mgR (在B点能量的损失与在B点的速度有关);当小球从D点返回时,在B点损失的能量小于mgR.
ABC、当小球从D点返回过程中,由于在B点损失的能量小于mgR,据能量守恒可知,小球返回时能到达C点以上,N点以下,故AB错误,C正确;
D、若将小球从N点静止释放,在B点损失能量且小于mgR,所以小球在AB上能到达最高处距水平面的高度h满足R<h<2R,故D错误.
故选:C.

点评 明确在B点损失的能量是解题的关键,且在B点能量的损失与在B点的速度有关;灵活应用能量守恒定律求解,题目难度较大.

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