题目内容
【题目】如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,则( )
A. 若盒子在最高点时,盒子与小球之间恰好无作用力,则该盒子做匀速圆周运动的周期为2π
B. 若盒子以周期π做匀速圆周运动,则当盒子运动到图示球心与O点位于同一水平面位置时,小球对盒子左侧面的力为4mg
C. 若盒子以角速度2做匀速圆周运动,则当盒子运动到最高点时,小球对盒子下面的力为3mg
D. 盒子从最低点向最高点做匀速圆周运动的过程中,球处于超重状态;当盒子从最高点向最低点做匀速圆周运动的过程中,球处于失重状态
【答案】A
【解析】在最高点,盒子与小球之间恰好无作用力,可知小球靠重力提供向心力,根据 得:,故A正确.当盒子运动到图示球心与O点位于同一水平面位置时,小球的右侧面对小球的压力提供做圆周运动的向心力,则小球对盒子右侧面有压力,而对左侧面无压力,选项B错误;若盒子以角速度2做匀速圆周运动,则当盒子运动到最高点时,根据牛顿第二定律: ,解得N=3mg,则小球对盒子上面的力为3mg,选项C错误;盒子从最低点向最高点做匀速圆周运动的过程中,加速度为向心加速度,其竖直分量先向上后向下,则球先处于超重状态,后处于失重状态;当盒子从最高点向最低点做匀速圆周运动的过程中,加速度的竖直分量先向下后向上,则球先处于失重状态,后超重状态,选项D错误;故选A.
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