题目
如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一的圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为()A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgRR-|||-r c-|||-1-|||-1-|||-Q 1-|||-a b
如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一的圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为()
A.2mgR
B.4mgR
C.5mgR
D.6mgR
题目解答
答案
C。
小球从a到c的过程中,只有外力与重力做功,小球沿外力的方向移动的距离为3R,
由动能定理得:
小球离开c点,竖直方向做竖直上抛运动,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,
小球由c点飞出后,到达最高点的时间为,t=
在此时间段内,小球的水平位移为,s=
联立解得:s=2R,
故小球到达最高点时,在外力作用下的水平位移为L=3R+2R=5R,
由功能关系可知,小球的机械能增加量为5mgR,C正确。
故选C。