题目内容

【题目】如图所示,内壁光滑的半球形碗固定不动,其轴线垂直于水平面,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在如图所示的水平面内做匀速圆周运动,则( )

A.球A的线速度等于球B的线速度
B.球A的角速度大于球B的角速度
C.球A的向心加速度小于球B的向心加速度
D.球A对碗壁的压力等于球B对碗壁的压力

【答案】B
【解析】解:ABC、对于任意一球,设其轨道处半球形碗的半径与竖直方向的夹角为β,半球形碗的半径为R.根据重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力,得:
F=mgtanβ=ma=m =mrω2
又 r=Rsinβ
联立得:v= ,a=gtanβ,ω=
R一定,可知β越大,线速度v越大、角速度ω越大、向心加速度a越大,所以球A的线速度大于球B的线速度,球A的角速度大于球B的角速度,球A的向心加速度大于球B的向心加速度.故AC错误,B正确.
D、由图得:球所受的支持力FN= ,β越大,FN越大,则碗对A球的支持力较大,由牛顿第三定律知球A对碗壁的压力大于球B对碗壁的压力,故D错误.
故选:B.

【考点精析】关于本题考查的向心力,需要了解向心力总是指向圆心,产生向心加速度,向心力只改变线速度的方向,不改变速度的大小;向心力是根据力的效果命名的.在分析做圆周运动的质点受力情况时,千万不可在物体受力之外再添加一个向心力才能得出正确答案.

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