Question

9．2013年6月11日，我國(guó)航天員聶海勝、張曉光和王亞平在“天宮一號(hào)”首次為青少年進(jìn)行太空授課，開(kāi)辟了我國(guó)太空教育的新篇章．如圖是授課過(guò)程中讓小球做圓周運(yùn)動(dòng)的情景，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線一端固定在支架上，另一端系著小球，拉直細(xì)線，讓小球在最低點(diǎn)（以圖中支架為參考）以垂直于細(xì)線的速度v_o拋出開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)．同時(shí)，地面教室有一套完全相同的裝置做同樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：假設(shè)在最低點(diǎn)時(shí)，兩球的速度大小相等，且兩球均做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，空氣阻力不計(jì)，則關(guān)于地面教室和“天宮”中的兩小球的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 在“天宮”中，小球在最高點(diǎn)的速度須大于等于$\sqrt{gL}$能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)
• B． 在“天宮”中，小球在最低點(diǎn)的速度須足夠大才能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)
• C． 若小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，兩組實(shí)驗(yàn)中的細(xì)繩均被拉斷，則地面教室中的小球做平拋運(yùn)動(dòng)，而“天宮”里的小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)
• D． 運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，地面教室中的小球?qū)�繩子的拉力與“天宮”中的等大

Answer 1

分析 在“天宮一號(hào)”中小球處于完全失重狀態(tài)，只要給小球一個(gè)速度，小球就可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)只由繩子的拉力提供向心力．而在地面小球做的是非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力和繩子的拉力的合力提供向心力，在最低點(diǎn)需要足夠大才能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)．

解答 解：A、在“天宮一號(hào)”中小球處于完全失重狀態(tài)，繩子的拉力提供向心力，而在地面小球做的是非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力和繩子的拉力的合力提供向心力，向心力一樣大，所以繩子的拉力不一樣大，故A錯(cuò)誤；
B、在“天宮一號(hào)”小球做勻速運(yùn)動(dòng)，而在地面小球做的是非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，初速度相等，所以在“天宮一號(hào)”小球的平均速率大于在地面上的平均速率，所以相同時(shí)間內(nèi)，n₁＜n₂，故B錯(cuò)誤；
C、在“天宮一號(hào)”中小球處于完全失重狀態(tài)，繩子斷后，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而在地面上，繩斷后，小球只受重力，做平拋運(yùn)動(dòng)，故C正確；
D、在“天宮一號(hào)”中小球處于完全失重狀態(tài)，繩子的拉力提供向心力，而地面上的小球受到繩子的拉力與重力的差提供向心力，所以地面上的小球受到的繩子的拉力大，故D錯(cuò)誤．
故選：C

點(diǎn)評(píng) 解答本題要抓住在“天宮一號(hào)”中小球處于完全失重狀態(tài)，由繩子的拉力提供向心力，難度不大．