如图所示,可视为质点的、质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,下列有关说法中正确的是A.小球能够通过最高点时的最小速度为0B.小球能够通过最

发布时间:2020-08-05 07:34:25

如图所示,可视为质点的、质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,下列有关说法中正确的是A.小球能够通过最高点时的最小速度为0B.小球能够通过最高点时的最小速度为C.如果小球在最高点时的速度大小为2,则此时小球对管道的外壁有作用力D.如果小球在最低点时的速度大小为,则小球通过最高点时与管道间无相互作用力

网友回答

ACD
解析分析:圆形管道内能支撑小球,小球能够通过最高点时的最小速度为0.小球在最高点时的速度大小为2时,由牛顿第二定律求出小球受到的管道的作用力大小和方向,再由牛顿第三定律分析小球对管道的作用力.小球从最低点运动到最高点的过程中,只有重力做功,其机械能守恒.在最低点时的速度大小为,根据机械能守恒定律求出小球到达最高点时的速度,再由牛顿第二定律求出小球受到的管道的作用力大小和方向.

解答:A、B圆形管道内能支撑小球,小球能够通过最高点时的最小速度为0.故A正确,B错误.
??? C、设管道对小球的弹力大小为F,方向竖直向下.由牛顿第二定律得
??????? mg+F=,v=2,代入解得F=3mg>0,方向竖直向下.
根据牛顿第三定律得知:小球对管道的弹力方向竖直向上,即小球对管道的外壁有作用力.
??? D、设小球在最低点和最高点的速度分别为v1、v2.根据机械能守恒定律得
???? mg?2R+=
将v1=代入,得到v2=
?? 设管道对小球的弹力为N,方向向下.
则由牛顿第二定律得mg+N=,代入解得? N=0,即小球通过最高点时与管道间无相互作用力.
故选ACD

点评:本题中圆管模型与轻杆模型相似,抓住两个临界条件:一是小球恰好到达最高点时,速度为零;二是小球经过最高点与管道恰好无作用力时速度为.
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