材料 问题:如图所示,圆筒内壁光滑,一物块系在轻绳上,轻绳的另一端系在圆筒上表面…
材料 问题:如图所示,圆筒内壁光滑,一物块系在轻绳上,轻绳的另一端系在圆筒上表面的圆心处,物块随圆筒一起绕圆筒的中心轴线逆时针做匀速圆周运动,轻绳与水平方向的夹角为,物块始终与圆筒紧贴且无相对运动,忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )。
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正确答案:D
【正确率 26%】
物块做匀速圆周运动,则物块的向心力等于物块的合外力,向心力指向圆心,从图示来看,向心力水平向右。
[图]
如图所示,对物块进行受力分析,物块一定受到竖直向下的重力G,为了确保物块所受合力的方向向右,则物块一定受到一个与重力平衡的竖直向上的力,故轻绳一定对物块有拉力的作用,B项错误。该拉力记为T,将拉力T进行正交分解,可分解为水平方向上的分力[图]和竖直方向上的分力[图],在竖直方向上,[图],由于物块始终与圆筒紧贴且无相对运动,无论圆筒的角速度是否增大,G、[图]都保持不变,故拉力T保持不变,D项正确。
当物块角速度较小时,[图]足以提供向心力,则圆筒对物块的支持力为零;当物块角速度较大时,[图]不足以提供向心力,则圆筒对物块还有一个支持力N,此时[图]。
结合上述分析可知,物块可能受到2个力的作用,也可能受到3个力的作用,A项错误。若圆筒的角速度变大,根据向心力公式[图]可知,m、r、T、[图]均保持不变,[图]变大,则支持力N变大,C项错误。
故正确答案为D。