题目内容
如图4甲所示,一根细线上端固定在S点,下端连一小铁球A,让小铁球在水平面内做匀速圆周运动,此装置构成一圆锥摆(不计空气阻力).下列说法中正确的是 ( )
A.小球做匀速圆周运动时,受到重力、绳子的拉力和向心力作用
B.小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于 (l为摆长)
C.另有一个圆锥摆,摆长更大一点,两者悬点相同,如图4-2-19乙所示,如果改变两小球的角速度,使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动,则B球的角速度大于A球的角速度
D.如果两个小球的质量相等,则在图乙中两条细线受到的拉力相等
解析:如下图所示,小铁球做匀速圆周运动时,只受到重力和绳子的拉力,而向心力
是由重力和拉力的合力提供的,故A项错误.根据牛顿第二定律和向心力公式可得:mgtan θ=mlω2sin θ,即ω=.当小铁球做匀速圆周运动时,θ一定大于零,即cos θ一定小于1,因此,当小铁球做匀速圆周运动时角速度一定大于,故B项正确.设点S到点O的距离为h,则mgtan θ=mhω2tan θ,即ω=,若两圆锥摆的悬点相同,且两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动时,它们的角速度大小一定相等,即C项错误.如右上图所示,细线受到的拉力大小为FT=,当两个小球的质量相等时,由于θA<θB,即cos θA>cos θB,所示A球受到的拉力小于B球受到的拉力,进而可以判断两条细线受到的拉力大小不相等,故D项错误.
答案:B
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