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2.一种玩具的结构如图所示,竖直放置的光滑铁环的半径为R=20cm,环上有一穿孔的小球m,仅能沿环做无摩擦的滑动,如果圆环绕着过环心的竖直轴以10rad/s的角速度旋转(取g=10m/s2),则相对环静止时小球与环心O的连线与O1O2的夹角θ是(  )
A.30°B.45°C.60°D.75°

分析 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θ.

解答 解: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:${F}_{合}=mgtanθ=mRsinθ{ω}^{2}$,解得:θ=60°.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.

点评 解决本题的关键搞清小球做圆周运动向心力的来源,知道匀速圆周运动的向心力由合力提供.

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