問題詳情:
如圖所示,小球在豎直放置的光滑圓形管道內做圓周運動,管道內側壁半徑爲R,小球半徑爲r,則下列說法中正確的是( )
A. 小球透過最高點時的最小速度vmin=
B. 小球透過最高點時的最小速度vmin=0
C. 小球在水平線ab以下的管道中運動時,內側管壁對小球一定無作用力
D. 小球在水平線ab以上的管道中運動時,外側管壁對小球一定有作用力
【回答】
考點: 向心力.
專題: 勻速圓周運動專題.
分析: 因軌道是用圓管做成的,內壁可以提供沿半徑向外的支援力,所以小球不會脫離圓形軌道,小球到達最高點時可以速度爲零,由此可判知選項AB的錯誤.
小球在水平線ab以下的管道中運動時,分析其受力特點,結合向心力力的方向,可知小球是與外壁相互擠壓的,從而可知選項選項C的正誤.
小球在水平線ab以上的管道中運動時,因內壁可以提供支援力,分析其受力特點,結合向心力力的方向,可知小球可能與內壁相互擠壓的,從而可知選項選項D的正誤.
解答: 解:AB、因是在圓形管道內做圓周運動,所以在最高點時,內壁可以給小球沿半徑向外的支援力,所以小球透過最高點時的最小速度可以爲零.所以選項A錯誤,B正確.
C、小球在水平線ab以下的管道中運動時,豎直向下的重力沿半徑方向的分力沿半徑方向向外,小球的向心力是沿半徑向圓心的,小球與外壁一定會相互擠壓,所以小球一定會受到外壁的作用力,內壁管壁對小球一定無作用力,所以選項C正確
D、小球在水平線ab以上的管道中運動時,當速度較小時,重力沿半徑方向上的分力大於或等於小球做圓周運動需要的向心力,此時小球與外壁不存在相互擠壓,外側管壁對小球沒有作用力,選項D錯誤.
故選:BC
點評: 解答該題的關鍵是正確的確立物理模型,該題與用一輕杆連接一小球在豎直面內運動是同一模型,若只有外壁,沒有內壁的情況是與用一根細線連接一小球在豎直面內運動、是同一模型.有內外壁的軌道模型與輕杆模型不但可以提供沿半徑向裏的力,也可提供沿半徑向外的支援力.而對於只有外壁,沒有內壁的模型和細線模型只能提供沿半徑向裏的支援力.
知識點:向心力
題型:選擇題