如图所示,一个小球质量为m,静止在光滑的轨道上,现以水平力击打小球,使小球能够通过半径为R的竖直光滑轨道的最高点C,则水平力对小球所做的功至少为(  )A. mgRB. 2mgRC. 2.5mgRD. 3mgR

问题描述:

如图所示,一个小球质量为m,静止在光滑的轨道上,现以水平力击打小球,使小球能够通过半径为R的竖直光滑轨道的最高点C,则水平力对小球所做的功至少为(  )
A. mgR
B. 2mgR
C. 2.5mgR
D. 3mgR

小球恰好到达最高点C时,做功最少,小球恰好达到最高点C,重力提供向心力,由牛顿第二定律得:
mg=m

v
2
C
R

解得:vC=
gR

从小球静止到小球运动到最高点过程中,由动能定理得:
W-mg•2R=
1
2
mvC2-0,
解得:W=2.5mgR,故C正确;
故选:C.
答案解析:根据牛顿第二定律求出小球通过最高点C的最小速度,通过动能定理求出水平了对小球做功的最小值.
考试点:动能定理的应用;向心力.
知识点:本题考查了牛顿第二定律和动能定理的综合运用,知道小球越过最高点的临界情况,通过动定理进行求解.