Question

【题目】一种玩具的结构如图所示,竖直放置的光滑圆环的半径为R=20cm,环上有一穿孔的小球m,小球仅能沿环做无摩擦滑动。如果圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以10rad/s的角速度旋转,则小球相对环静止时和环心O的连线与O1O2的夹角为（g取10m/s2）（ ）

A. 30° B. 45° C. 75° D. 60°

Answer 1

【答案】D

【解析】

圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以10rad/s的角速度旋转，小球做圆周运动，重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力．根据牛顿第二定律列出表达式求出夹角。

小球转动的半径为Rsinθ，小球所受的合力垂直指向转轴，根据平行四边形定则，F合=mgtanθ=mRsinθω2，解得θ=60°，故D正确，ABC错误。