Question

15．如圖所示，內(nèi)壁光滑的半球形容器固定放置．兩個完全相同的小球a、b分別沿容器內(nèi)壁，在不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運動．下列判斷正確的是（　�。�

• A． a對內(nèi)壁的壓力小于b對內(nèi)壁的壓力
• B． a的周期小于b的周期
• C． a的角速度小于b的角速度
• D． a的向心加速度大小大于b的向心加速度大小

Answer 1

分析 以任意一球為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得出角速度、周期、向心加速度和小球所受支持力的表達式，再比較其大�。�

解答 解：A、以任意一球為研究對象，受力情況如圖，由圖得到軌道對小球的支持力N=$\frac{mg}{cosθ}$，對于兩球θ_a＞θ_b，所以N_a＞N_b，故A錯誤；
B、小球受重力mg和內(nèi)壁的支持力N，由兩力合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：mgtanθ=mω²r，得：ω=$\sqrt{\frac{gtanθ}{r}}$，設(shè)球的半徑為R，根據(jù)幾何關(guān)系可知，運動半徑r=Rsinθ，則ω=$\sqrt{\frac{g}{Rcosθ}}$，對于兩球θ_a＞θ_b，則ω_a＞ω_b，周期T=$\frac{2π}{ω}$，所以T_a＜T_b，故B正確，C錯誤；
D、向心加速度a_n=gtanθ，對于兩球θ_a＞θ_b，則向心加速度a_a＞a_b．故D正確．
故選：BD

點評 分析受力情況，確定小球向心力的來源，再由牛頓第二定律和圓周運動結(jié)合進行分析，是常用的方法和思路．