题目内容
【题目】乘座列车时,在车厢内研究列车的运动情况,小明在车厢顶部用细线悬挂一只小球.当列车以恒定速率通过一段弯道时,小明发现悬挂小球的细线与车厢侧壁平行,则下列判断正确的是
A. 外侧轨道与轮缘间没有侧向挤压作用
B. 细线对小球的拉力等于小球的重力
C. 小球不在悬点的正下方,偏向弯道的内侧
D. 放在桌面上的茶杯所受支持力垂直于桌面,但不竖直向上
【答案】AD
【解析】
A、设车与小球做匀速圆周运动的半径为R,车速为v,则对小球:
,由于悬挂小球的细线与车厢侧壁平行,可知车受到的支持力的方向与小球受到的绳子的拉力的方向相同,由受力分析可知,车的向心力恰好是车受到的重力与支持力的合力提供,所以两侧的轨道与轮缘间都没有侧向挤压作用,故A正确;
B、当列车以恒定速率通过一段弯道时,小球也做匀速圆周运动,绳子的拉力与重力的合力提供向心力,设此时绳子与竖直方向之间的夹角为θ,则绳子的拉力:
,故B错误;
C、由于悬挂小球的细线与车厢侧壁平行,绳子的拉力与重力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力,则小球一定不在悬点的正下方,而是偏向弯道的外侧。故C错误;
D、在弯道处火车内轨与外轨之间存在高度差,所以火车的桌面不是水平的,根据弹力方向的特点可知,放在桌面上的茶杯所受支持力垂直于桌面,但不是竖直向上,故D正确。
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