Question

4．如圖所示，一根細線下端拴一個金屬小球P，細線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶小孔（小孔光滑）的水平桌面上，小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動（圓錐擺）．現(xiàn)使小球改到一個更高一些的水平面上做勻速圓周運動（圖中P'位置），兩次金屬塊Q都靜止在桌面上的同一點，則后一種情況與原來相比較，下面的判斷中正確的是（　　）

• A． 小球P運動的線速度變小
• B． 小球P運動的角速度變小
• C． Q受到桌面的支持力變大
• D． Q受到桌面的靜摩擦力變大

Answer 1

分析 金屬塊Q保持在桌面上靜止，根據(jù)平衡條件分析所受桌面的支持力是否變化．以P為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律分析細線的拉力的變化，判斷Q受到桌面的靜摩擦力的變化．由向心力知識得出小球P運動的角速度、加速度與細線與豎直方向夾角的關(guān)系，再判斷其變化．

解答 解：AB、設(shè)細線與豎直方向的夾角為θ，細線的拉力大小為T，細線的長度為L．
P球做勻速圓周運動時，由重力和細線的拉力的合力提供向心力，如圖，則有：
T=$\frac{mg}{cosθ}$，mgtanθ=mω²Lsinθ=m$\frac{{v}^{2}}{Lsinθ}$，
得角速度ω=$\sqrt{\frac{g}{Lcosθ}}$，v=$\sqrt{gLtanθsinθ}$，使小球改到一個更高的水平面上作勻速圓周運動時，θ增大，cosθ減小，sinθ增大，tanθ增大，則得到細線拉力T增大，角速度ω增大，線速度增大．故AB錯誤．
CD、對Q球，由平衡條件得知，Q受到桌面的靜摩擦力等于細線的拉力大小，Q受到桌面的支持力等于重力，則靜摩擦力變大，Q所受的支持力不變，故C錯誤，D正確；
故選：D

點評 本題中一個物體靜止，一個物體做勻速圓周運動，采用隔離法，分別根據(jù)平衡條件和牛頓第二定律研究，分析受力情況是關(guān)鍵．