4.如图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端登高。质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下,滑到最低点 Q 时,对轨道的正压力为 2mg,重力加速度大小为 g,质点自 P 滑到 Q 的过程中,克服摩擦力所做的功为

A $\frac { 1 } { 4 } m g R$ B $\frac { 1 } { 3 } m g R$ C $\frac { 1 } { 2 } m g R$ D $\frac { \pi } { 4 } m g R$
参考答案
C
2015_省自主命题(海南)
4.如图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端登高。质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下,滑到最低点 Q 时,对轨道的正压力为 2mg,重力加速度大小为 g,质点自 P 滑到 Q 的过程中,克服摩擦力所做的功为

A $\frac { 1 } { 4 } m g R$ B $\frac { 1 } { 3 } m g R$ C $\frac { 1 } { 2 } m g R$ D $\frac { \pi } { 4 } m g R$
C
【答案】C
【解析】在Q点质点受到竖直向下的重力,和竖直向上的支持力,两力的合力充当向心力,所以有$N - m g = m \frac { \nu ^ { 2 } } { R }$ $N = 2 m g$,联立解得 $\scriptstyle \nu = { \sqrt { g R } }$,下落过程中重力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理可得 $m g R - W _ { f } = \frac { 1 } { 2 } m v ^ { 2 }$,解得 $W _ { f } = \frac { 1 } { 2 } m g R$,所以克服摩擦力做功 $\frac { 1 } { 2 } m g R$,C正确。
【考点定位】向心力,动能定理
【名师点睛】 在解决圆周运动的向心力问题时,一定要明确向心力的来源,在运用动能定理解决问题时,需要注意过程中有哪些力做功,做什么功。