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如图所示,半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球,现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v0,若v0大小不同,则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同.下列说法中正确的是()
A. 如果v0=gR

人气:178 ℃ 时间:2021-12-11 19:43:58
解答

A、如果v0=
gR,根据机械能守恒定律得:
1
2mv02=mgh,解得:h=
R
2,当小球运动到
R
2高度时速度可以为零,则小球能够上升的最大高度为
R
2,故A正确,B错误;
C、如果v0=
3gR,根据机械能守恒定律得:
1
2mv02=mgh,解得:h=
3R
2,当根据竖直平面内的圆周运动知识可知小球在上升到
3R
2处之前就做斜抛运动了,故C错误;
D、如果v0=
5gR,根据机械能守恒定律得:
1
2mv02=mg•2R+
1
2mv2,解得v=
gR,根据竖直方向圆周运动向心力公式可知,最高点的速度最小为
gR,
满足条件,所以可以到达最高点,即小球能够上升的最大高度为2R,故D正确.
故选AD

试题解析:

先根据机械能守恒定律求出在此初速度下能上升的最大高度,再根据向心力公式判断在此位置速度能否等于零即可求解.

名师点评:

本题考点: 向心力;牛顿第二定律.
考点点评: 本题主要考查了机械能守恒定律在圆周运动中的运用,要判断在竖直方向圆周运动中哪些位置速度可以等于零,哪些位置速度不可以等于零,难度适中.

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