如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道,半徑OA水平、OB豎直,一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落,小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時恰好對軌道沒有壓力.已知AP=2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運(yùn)動過程中( 。
分析:由功的計(jì)算公式可以求出重力做的功;
小球在最高點(diǎn)時恰好對軌道沒有壓力,則重力提供向心力,由牛頓第二定律可以求出小球在B點(diǎn)的速度;
由動能定理可以求出合外力做的功,可以求出克服摩擦力做的功,克服摩擦力做的功等于小球機(jī)械能的減少.
解答:解:A、重力做的功WG=mgh=mgR,故A正確;
B、小球在B時恰好對軌道沒有壓力,重力提供向心力,由牛頓第二定律得:mg=m
v
2
B
R
,vB=
gR
,從P到B的過程,由動能定理可得:mgR-Wf=
1
2
mvB2-0,Wf=
1
2
mgR,則物體機(jī)械能較少
1
2
mgR,故B錯誤;
C、由動能定理可得,合外力做的功W=
1
2
mvB2=
1
2
mgR,故C錯誤;
D、由B可知,克服摩擦力做功
1
2
mgR,故D正確;
故選AD.
點(diǎn)評:小球在B點(diǎn)對軌道沒有壓力,則小球做圓周運(yùn)動的向心力由重力提供,摩擦力做功使物體的機(jī)械能減少,熟練應(yīng)用動能定理即可正確解題.
練習(xí)冊系列答案
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(1)若要使小球始終緊貼外圓做完整的圓周運(yùn)動,初速度v0至少為多少
(2)若v0=3.8m/s,經(jīng)過一段時間小球到達(dá)最高點(diǎn),內(nèi)軌道對小球的支持力F=2N,則小球在這段時間內(nèi)克服摩擦力做的功是多少
(3)若v0=3.9m/s,經(jīng)過足夠長的時間后,小球?qū)⒃贐AD間做往復(fù)運(yùn)動,則小球經(jīng)過最低點(diǎn)A時受到的支持力為多少?小球在整個運(yùn)動過程中減少的機(jī)械能是多少.

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