题目内容

19.质量为m的小球用线通过光滑的水平板上的小孔与质量为M的沙桶相连,并且小球做匀速圆周运动,则随着沙子的漏掉,小球圆周运动的轨道半径r、角速度ω、线速度v的大小变化情况是(  )
A.r增大,ω减小,v减小B.r不变,v变小,ω变小
C.r减小,v不变,ω增大D.r减小,ω不变,v变小

分析 小球在砝码的重力作用下,在光滑水平面上做匀速圆周运动.显然砝码的重力提供向心力,当砝码的重量变化,此时向心力与砝码的重力不等,从而做离心运动,导致半径变化.向心力再次与砝码的重力相等时,又做匀速圆周运动.因此由半径的变化可得出角速度、线速度的变化.

解答 解:小球在沙桶和沙子的重力作用下,在光滑水平面上做匀速圆周运动.沙桶和沙子的重力提供向心力,当沙子的重力减小时,m所需要的向心力大于沙桶和沙子的重力,从而做离心运动,导致半径r变大.当再次出现沙桶和沙子与向心力相等时,小球又做匀速圆周运动.
由于半径变大从而沙桶和沙子的势能增大,而m和M整个系统机械能守恒,所以m的动能要减少,故可确定其v变小,由于半径r变大,则由公式ω=$\frac{v}{r}$知角速度ω减小;
故选:A.

点评 本题体现出圆周运动与离心运动区别,同时掌握影响向心力大小的因素.

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