Question

如圖所示，兩個

3

4

圓弧軌道固定在水平地面上，半徑R相同，A軌道由金屬凹槽制成，B軌道由金屬圓管制成，均可視為光滑軌道．在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放，小球距離地面的高度分別用h_A和h_B表示，對于下述說法中正確的是（　　）

• A、若h_A=h_B≥2R，則兩小球都能沿軌道運(yùn)動到最高點(diǎn)
• B、若h_A=h_B=

  3R

  2

  ，由于機(jī)械能守恒，兩小球在軌道上上升的最大高度均為

  3R

  2

• C、適當(dāng)調(diào)整h_A，可使A小球從軌道最高點(diǎn)飛出后再次進(jìn)入圓形軌道運(yùn)動
• D、適當(dāng)調(diào)整h_B，可使B小球從軌道最高點(diǎn)飛出后再次進(jìn)入圓形軌道運(yùn)動

Answer 1

分析：小球A恰好能到A軌道的最高點(diǎn)時，軌道對小球無作用力，由重力提供小球的向心力，由牛頓第二定律即可求得小球到達(dá)軌道最高點(diǎn)的最小速度．
小球恰好能到B軌道的最高點(diǎn)時，速度為零，根據(jù)機(jī)械能守恒求出h_A和h_B．若h_A=

3

2

R時，小球A在軌道上上升的最大高度小于

3

2

R．根據(jù)最高點(diǎn)的臨界速度求出小球最高點(diǎn)飛出的水平位移的最小值．

解答：解：A、若小球A恰好能到A軌道的最高點(diǎn)時，由重力提供小球的向心力，由牛頓第二定律得：
  mg=m

v 2 A

R

，v_A=

gR

．
根據(jù)機(jī)械能守恒定律得，mg（h_A-2R）=

1

2

m

v

2 A

，解得：h_A=

5

2

R；
若小球B恰好能到B軌道的最高點(diǎn)時，在最高點(diǎn)的速度v_B=0，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得h_B=2R．可見，h_A=2R時，A不能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)．故A錯誤，
B、若h_B=

3

2

R時，B球到達(dá)軌道上最高點(diǎn)時速度為0，小球B在軌道上上升的最大高度等于

3

2

R．
若h_A=

3

2

R時，小球A在到達(dá)最高點(diǎn)前離開軌道，有一定的速度，由機(jī)械能守恒可知，A在軌道上上升的最大高度小于h_B=

3

2

R，故B錯誤．
C、小球A從最高點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動，下落R高度時，水平位移的最小值為 x_A=v_A

2R g

=

gR

?

2R g

=

2

R＞R，所以小球A從軌道最高點(diǎn)飛出后一定落在軌道右端口外側(cè)．故C錯誤．
D、小球恰好能到B軌道的最高點(diǎn)時，臨界速度為零，適當(dāng)調(diào)整h_B，B可以落在軌道右端口處．故D正確．
故選：D

點(diǎn)評：本題是向心力、機(jī)械能守恒定律、平拋運(yùn)動的綜合，關(guān)鍵要抓住A軌道與輕繩系的球模型相似，B軌道與輕桿固定的球模型相似，要注意臨界條件的不同．