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如图所示,圆心在O点,半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平桌面上,OC与OA的夹角为60°,轨道最低点A与桌面相切,一足够长的轻绳两端分别系着质量为m1和m2的两小球(均可视为质点)

题目详情

如图所示,圆心在O点,半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平桌面上,OC与OA的夹角为60°,轨道最低点A与桌面相切,一足够长的轻绳两端分别系着质量为m1和m2的两小球(均可视为质点),挂在圆弧轨道光滑边缘C的两边,且有m1=2m2,开始时位于C点,然后从静止释放,则(  )
作业帮

A. m1恰好能沿圆弧下滑到A点,此时对轨道的压力等于m1g

B. 在m1由C点下滑到A点的过程中两球速度大小始终相等

C. 在m1由C点下滑到A点的过程中,重力对m1做的功的功率先增大后减少

D. 在m1由C点下滑到A点的过程中,m1所受的合外力的冲量等于零

▼优质解答
答案和解析
A、假设m1恰好能沿圆弧轨道下滑到A点,此时两小球速度均为零,根据动能定理得:m1gR(1-cos60°)=m2gR,解得:m1=2m2,假设成立,但此时绳子还有向右斜上方的拉力,所以此时对轨道的压力小于m1g,故A错误;
B、m1由C点下滑到A点的过程中,沿绳子方向的速度是一样的,在m1滑下去一段过程以后,此时的绳子与圆的切线是不重合,而是类似于圆的一根弦线而存在,所以此时两个物体的速度必然不相同的,故B错误;
C、重力的功率就是P=mgv,这里的v是指竖直的分速度,一开始m1是由静止释放的,所以m1一开始的竖直速度也必然为零,最后运动到A点的时候,由于此时的切线是水平的,所以此时的竖直速度也是零但是在这个C到A的过程当中是肯定有竖直分速度的,所以相当于竖直速度是从无到有再到无的一个过程,也就是一个先变大后变小的过程,所以这里重力功率mgv也是先增大后减小的过程,故C正确;
D、由A分析可知,m1由C点下滑到A点的过程中,初速度为0,末速度为0,即动量变化量为0,由动量定理可知m1所受的合外力的冲量等于零,故D正确.
故选:CD.