如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,要使在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,则A.该盒子做匀速圆周运动的周期一定小于2πB.该盒子做匀速圆周运动的周期一定等于2πC.盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能小于2mgD.盒子在最低点时盒子与小球之间的作用力大小可能等于2mg
网友回答
B
解析分析:小球在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,说明此时恰好只有小球的重力作为向心力,由此可以求得小球的运动周期,在最低点时对物体受力分析,利用向心力的公式可以求得盒子与小球之间的作用力大小.
解答:1、对于A、B选项:
在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,说明此时恰好只有小球的重力作为向心力,由mg=mR得,周期T=2π,所以A错误,而B正确.
2、对于C、D选项:
盒子在最低点时受重力和支持力的作用,由F-mg=mR,和mg=mR可得,F=2mg,所以C、D均错误.
故选:B.
点评:物体做匀速圆周运动,小球在最高点时盒子与小球之间恰好无作用力,说明此时恰好只有小球的重力作为向心力,这是解决这道题的关键,再根据最高点和最低点时受力的不同,根据向心力的公式列方程求解即可.