Question

9．太極球是廣大市民中較流行的一種健身器材，將太極球（拍和球）簡(jiǎn)化成如圖所示的平板和小球，熟練的健身者讓球在豎直面內(nèi)始終不脫離板而做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)到圖中的A、B、C、D位置時(shí)球與板間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，A為圓周的最高點(diǎn)，C為最低點(diǎn)，B、D與圓心O等高．球的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則（　　）

• A． 球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒
• B． 在C處板對(duì)球施加的力比在A處大2mg
• C． 板在B處與水平方向的傾角θ隨速度的增大而增大
• D． 球在最低點(diǎn)C的速度最小值為$\sqrt{5gR}$

Answer 1

分析 球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力和支持力，由向心力公式可以求在各點(diǎn)的受力情況，并結(jié)合機(jī)械能守恒的條件分析即可．

解答 解：A、球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能不變，勢(shì)能時(shí)刻變化，故機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤．
B、設(shè)球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速率為v，半徑為R，則在A處時(shí)：${F_A}+mg=m\frac{v^2}{R}$…①
在C處時(shí)：${F_B}-mg=m\frac{v^2}{R}$…②
由①②式得：F_B-F_A=2mg，即在C處板對(duì)球所需施加的力比A處大mg，故B正確．
C、根據(jù)重力沿水平方向的分力提供向心力，即mgtanθ=m $\frac{{v}^{2}}{R}$，故v=$\sqrt{gRtanθ}$，故板在B處與水平方向傾斜角θ隨速度的增大而增大，故C正確．
D、球在任意時(shí)刻的速度大小相等，即球在最低點(diǎn)C的速度最小值為等于在最高點(diǎn)最小速度，
根據(jù)mg=m $\frac{{v}^{2}}{R}$，得v=$\sqrt{gR}$，故D錯(cuò)誤．
故選：BC

點(diǎn)評(píng) 本題考查了向心力公式的應(yīng)用，重點(diǎn)要對(duì)物體的受力做出正確的分析，列式即可解決此類(lèi)問(wèn)題．