题目内容

如图所示,在质量为M的物体内,有光滑的圆形轨道,有一质量为m的小球在竖直平面内沿圆轨道做圆周运动,A、C两点分别是轨道的最高点和最低点,B、D两点与圆心O在同一水平面上,在小球运动过程中,M静止于地面.那么关于M对地面的压力FN和地面对M的摩擦力的方向,下面说法正确的是 (    )

A.小球运动到A点时,FN>Mg,摩擦力方向向左

B.小球运动到B点时,FN=Mg,摩擦力方向向左

C.小球运动到C点时,FN>Mg,地面与M无摩擦

D.小球运动到D点时,FN=(m+M)g,摩擦力方向向左

 

解析:小球做圆周运动,必存在向心加速度,所以小球所受合外力必存在沿半径指向圆心的分量.由此可知小球在B、C、D三点必受到物体指向圆心的弹力,由牛顿第三定律知小球在B、C、D三点必对物体有沿半径背离圆心方向的弹力作用.至于A点,由于小球重力可全部充当向心力,因此小球在A点可能受到向下的弹力,也可能不受弹力,所以小球在A点对物体可能具有向上的弹力,也可能恰无弹力.再对物体应用平衡条件知:小球在B、D两点时都有FN=Mg,但在B点时地面对物体的摩擦力向右,在D点时地面对物体的摩擦力向左;小球在A、C两点时地面对物体均无摩擦力作用,但在A点时FN<Mg,在C点时FN>Mg.综上分析可知只有选项C正确.

答案:C


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