如右图所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点,竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的

如右图所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点,竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°,C是圆环轨道的圆心,D是圆环上与M靠得很近的一点(DM远小于CM).已知在同一时刻:a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点;c球由C点自由下落到M点;d球从D点静止出发沿圆环运动到M点.则(  )
A.a球最先到达M点
B.b球最先到达M点
C.c球最先到达M点
D.d球最先到达M点
郁芙 1年前 已收到1个回答 举报

雨多天光 春芽

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解题思路:a、b、c三个小球均匀加速直线运动,d球的运动可等效成单摆运动,因DM远小于CM,其运动等效为简谐运动.由牛顿第二定律和运动学公式得到a、b、c三个球运动时间与圆的半径的关系,根据单摆的周期公式得到d球运动时间与圆的半径的关系,即可比较时间长短.

设圆环轨道的半径为R,a、b、c、d四个球运动到M点所用时间分别为t1、t2、t3、t4
对于a球:加速度为aa=gsin45°,
2R=[1/2aa
t21],联立解得t1=2

R
g
对于b球:加速度为ab=gsin60°,2R=[1/2ab
t22],联立解得t2=2

2

3•

R
g
对于c球:由R=[1/2g
t23],得t3=

2R
g
对于d球:d球的运动与单摆的简谐运动类似,等效摆长等于R,其运动时间t4=[1/4T=
1
4]•2π

R
g
根据数学知识可知,t3最小,所以c球最先到达M点.
故选C

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

考点点评: 本题要善于用相同的量表示小球运动时间,难点是将d球的运动等效成单摆运动.

1年前

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