Question

在一次探究活动中，某同学设计了如图所示的实验装置，将半径R=1 m的光滑半圆弧轨道固定在质量M=0.5 kg、长L=4 m的小车的上表面中点位置，半圆弧轨道下端与小车的上表面水平相切，现让位于轨道最低点的质量m=0.1 kg的光滑小球随同小车一起沿光滑水平面向右做匀速直线运动，某时刻小车碰到障碍物而瞬时处于静止状态（小车不反弹），之后小球离开圆弧轨道最高点并恰好落在小车的左端边沿处，该同学通过这次实验得到了如下结论，其中正确的是（g取10 m/s2） ( )

A．小球到达最高点的速度为m/s

B．小车与障碍物碰撞时损失的机械能为12.5 J

C．小车瞬时静止前、后，小球在轨道最低点对轨道的压力由1 N瞬时变为6.5 N

D．小车向右做匀速直线运动的速度约为6.5 m/s

Answer 1

AB

【解析】

试题分析：如图所示，

小球从B落到小车的左端边沿处所用时间t==s=s。最高点的速度vB==m/s=m/s，故A正确；小球从A到B只有重力做功，机械能守恒，有mvA2=mg2R+mvB2，代入数据解得vA= m/s≈7.1 m/s，这个速度等于小车匀速运动的速度，故D错误；小车与障碍物碰撞时损失的机械能E=MvA2=12.5 J，B正确；小车瞬时静止前、后，小球在轨道最低点的速度不变，故对轨道的压力不变，C错误。

考点：机械能守恒定律、向心力、平抛运动