如圖所示,一個半徑為R的圓軌道豎直固定在水平地面上,斜面AB與圓軌道在B
點(diǎn)相切,在圓軌道B點(diǎn)處開有一小孔,有一可看作質(zhì)點(diǎn)的小球從斜面上距離地面高為h的A點(diǎn)無初速滾下,從B點(diǎn)進(jìn)入圓軌道,所有摩擦不計.關(guān)于小球的運(yùn)動情況,下述說法中正確的是


  1. A.
    只有當(dāng)h≥數(shù)學(xué)公式,小球才不會脫離軌道
  2. B.
    只要當(dāng)h≥2R,小球就不會脫離軌道
  3. C.
    當(dāng)h≥R時,小球一定會脫離圓軌道
  4. D.
    當(dāng)h<R 時,小球不會脫離軌道
D
分析:小球不會脫離軌道有兩種情況:1.在o點(diǎn)水平面以下來回滑動,2.能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動,這就要求小球能到達(dá)最高點(diǎn),恰好到達(dá)最高點(diǎn)是個臨界狀態(tài),根據(jù)機(jī)械能守恒定律及向心力公式即可求解.
解答:小球恰好過圓最高點(diǎn)時,只有重力提供向心力:
mg=
小球由A運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒,則
mg(h-2R)=
解得:
h=
所以當(dāng)時,小球不會脫離軌道;
但是當(dāng)h<R 時,小球在o點(diǎn)水平面以下來回滑動,小球也不會脫離軌道.
故選D.
點(diǎn)評:該題主要考查了機(jī)械能守恒定律及圓周運(yùn)動向心力公式的直接應(yīng)用.解題時,應(yīng)準(zhǔn)確理解題意,注意考慮問題的全面性.
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(1)求小球A與小球B的質(zhì)量比mA:mB;
(2)現(xiàn)將A球質(zhì)量改為2m、B球質(zhì)量改為m,且開始時A球位于碗口C點(diǎn),由靜止沿碗下滑,當(dāng)A球滑到碗底時,求兩球總的重力勢能改變量;
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1
4
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