一道物理题，D不清楚，求详解

Question

有一固定轨道ABCD如图所示，AB段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为R，BC段是水平光滑轨道，CD段是光滑斜面轨道，BC和斜面CD间用一小段光滑圆弧连接。有编号为1、2、3、4完全相同的4个小球（小球不能视为质点，其半径r＜R），紧挨在一起从圆轨道上某处由静止释放，经平面BC到斜面CD上，忽略一切阻力，则下列说法正确的是
A．四个小球在整个运动过程中始终不分离
B．在圆轨道上运动时，2号球对3号球不做功
C．在CD斜面轨道上运动时，2号球对3号球做正功
D．4号球在CD斜面轨道上运动的最大高度与1号球初始位置等高

Answer 1

选AC
本题详解：假设，小球在AB段静止时是初始状态，在CD各小球达到最高点时是截止状态。
通过能量守恒定律可以知道，1234这四个小球的初始状态的重力势能完全转化为4个小球的动能，然后4个小球的动能转化为截止状态的重力势能。
在AB段，1对2,2对3,3对4,都是做正功（因为1的加速度比2大，所以1相对于2讲有移动趋势，所以1对2做正功）。所以B错误。
直到BC段，4个小球到达相同速度，一直到这个时候，4个小球也没有分离过，此时，4个小球的动能是相等的。
CD段，首先4号小球先进入CD段，减速（动能转化为重力势能），此时3号小球对4号小球做正功，同时3号小球减速，2号小球对3号做正功，2号减速，1号小球对2号做正功。之后同样如此。所以C正确。
初始状态的各小球的重力势能转化为截止状态的重力势能，所以，你可能理解，4的终止状态应该与1一样，但是你忽略了AB是一个弧面，CD是一个直线（题面有提醒，小球不能视为质点，也就是说，你是要考虑小球的半径的）。截止状态的4要比初始状态的1略高一些，截止状态的3要比初始状态的2略高一些，截止状态的2要比初始状态的3略低一些，截止状态的1要比初始状态的4略低一些。所以D错误。
整个过程中4个小球一直都是没有分开的状态，所以A正确。追问

是不是要比较，初始时四个球所在弧面的倾角和斜面轻脚的大小，才能说“截止状态的4要比初始状态的1略高一些，截止状态的3要比初始状态的2略高一些，截止状态的2要比初始状态的3略低一些，截止状态的1要比初始状态的4略低一些。”

追答

不用比较角度，因为初始状态四个小球是在弧面，所以4个小球的高度更集中，而截止状态4个小球在直线，所以高度更分散，仅此而已。

Answer 2

圆弧轨道越低的位置切线的倾角越小，加速度越小，故互相有挤压力，水平面上速度相同，无挤压也不分离。斜面上加速度相同，也是无挤压也不分离。故B、C错误，A正确。从圆弧由静止释放到斜面的最高点，机械能守恒，重心上升的高度相同，但圆弧上的重心在四个球的中点偏下，而斜面上四个球的整体重心在中间。故D错误。

Answer 3

是这样的，小球从斜面滑下（重力势能转化为动能），1234小球代表不同大小的重力是能，因为忽略了所有阻力所以到BC时候，是每个小球的重力势能完全转化成动能，而CD是动能转化为重力势能的过程（球克服重力做功）若只有一个1滑下，则到CD是1水平初始位置等高，而4滑下是4位置初始位置等高的斜面高度（能量守恒）1234小球上坡，等4到CD动能完全变成重力势能的时候后面动能还没转化完全，会推着4继续往上动，所以D选项是错的，4静止是位置是在1号球初始位置等高（CD上）上面3个球的位置追问

“4静止是位置是在1号球初始位置等高（CD上）上面3个球的位置”意思是说，1会上升到原来的高度？
如果1上升到原高度，那么，在圆弧面上时，它难道不会对2做正功吗？它的能量不会减少吗？
不是很明白，麻烦进一步解释，谢

追答

是的，题目说了，忽略一切阻力，什么意思能就是说，能量守恒，什么是能量守恒？就是无论做功多少都是完全转化（就像是你做题目里面柴油完全燃烧一样，现实是不可能做到的），没有做功
FS是做功，推上去因为没有摩擦什么其实上没运动，就是有F但是没有s，我给你这么解释：加入水平面完全光滑，没阻力，我有一个小球从水平面滑下，如果没有任何阻力，到水平面就是应该匀速直线运动的对吧。要是水平面上多一个斜面他就是到斜面初始位置等高对吧。拿我要是在水平面放一个小球（静止）1滑下推上去那个静止的小球上去，没有摩擦，没有空气阻力，那么他就不会运动，就是被推动了，球也不是滚上去，是被推上去，滑上去的所以，也不存在什么惯性会多上去一点，不会的，他本来就是静止，力可以改变运动状态，但是你没有阻力，就是完全转化，做功什么推上去，被推的滚上去，你推的力受到阻力变小了，（你不是手推）摩擦力做功，有的距离才是。答案A