高中 | 水平面内的圆周运动模型 题目答案及解析

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必修2

第五章 曲线运动

5.7 生活中的圆周运动

水平面内的圆周运动模型

如图,在光滑圆锥漏斗的内壁,两个质量均为$m$的小球$A$$B$紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是$(\qquad)$

["

$A$$B$两球均受到重力、支持力和向心力

","

$A$$B$两球受到的支持力均指向各自圆周的圆心

","

$A$球的转动周期大于$B$球的转动周期

","

$A$$B$球对漏斗壁的压力均为$mg\\sin\\alpha$

"]
[["C"]]

$\rm A$$A$$B$两球受到重力和支持力的作用,由重力和支持力的合力提供向心力,故$\rm A$错误;

$\rm B$$A$$B$两球受到的支持力方向垂直于内壁斜向上,并不是指向圆周的圆心,故$\rm B$错误;

$\rm C$、对两球进行受力分析,如图所示,根据合力提供向心力有$\dfrac{mg}{\tan\alpha}=m\dfrac{4\pi^{2}}{T^{2}}r$

可得$T=2\pi\sqrt{\dfrac{r\tan\alpha}{g}}$

可知,轨道半径$r$越大,周期越大,所以$A$球的转动周期大于$B$球的转动周期,故$\rm C$正确;

$\rm D$、根据受力分析可知,漏斗壁对小球的支持力为$N$$= \dfrac{mg}{\sin\alpha}$,由牛顿第三定律可知,$A$$B$球对漏斗壁的压力均为$F_{N}=\dfrac{mg}{\sin\alpha}$,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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