Question

如图所示，在竖直平面内半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，斜面足够长．在圆弧轨道上静止着N个半径为r（r << R）的光滑刚性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B依次标记为1、2、3…N.现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是(    )

A．N个小球在运动过程中始终不会散开
B．第N个小球在斜面上能达到的最大高度为R
C．第1个小球到达最低点的速度＞v＞
D．第1个小球到达最低点的速度v＜

Answer 1

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解析试题分析：在AB段，后面的小球总要往前推前面的小球，BC水平段，各小球保持匀速运动，相互之间仅仅接触，但无弹力作用，在CD段，前面的小球会减速运动，后面的小球速度比它大，因此又将推着它向前运动，所以整个运动过程中各小球始终不会散开，故选项A正确；在AB段时，高度在R/2之上的小球只占总数的1/3，而在斜面上各小球连成直线铺开，根据机械能守恒定律可知第N个小球在斜面上能达到的最大高度小于R，故选项B错误；同样对整体在AB段时，重心低于R/2，所以第1个小球到达最低点的速度v＜，故选项C错误；选项D正确。
考点：本题主要考查了机械能守恒定律的应用和等效法的运用问题。