Question

9．2013年6月11日，我国航天员聂海胜、张晓光和王亚平在“天宫一号”首次为青少年进行太空授课，开辟了我国太空教育的新篇章．如图是授课过程中让小球做圆周运动的情景，长为L的细线一端固定在支架上，另一端系着小球，拉直细线，让小球在最低点（以图中支架为参考）以垂直于细线的速度v_o抛出开始做圆周运动．同时，地面教室有一套完全相同的装置做同样的对比实验：假设在最低点时，两球的速度大小相等，且两球均做完整的圆周运动，空气阻力不计，则关于地面教室和“天宫”中的两小球的运动情况，下列说法正确的是（　　）

• A． 在“天宫”中，小球在最高点的速度须大于等于$\sqrt{gL}$能做完整的圆周运动
• B． 在“天宫”中，小球在最低点的速度须足够大才能做完整的圆周运动
• C． 若小球运动到最低点时，两组实验中的细绳均被拉断，则地面教室中的小球做平抛运动，而“天宫”里的小球做匀速直线运动
• D． 运动到最低点时，地面教室中的小球对绳子的拉力与“天宫”中的等大

Answer 1

分析 在“天宫一号”中小球处于完全失重状态，只要给小球一个速度，小球就可以做匀速圆周运动，此时只由绳子的拉力提供向心力．而在地面小球做的是非匀速圆周运动，重力和绳子的拉力的合力提供向心力，在最低点需要足够大才能做完整的圆周运动．

解答 解：A、在“天宫一号”中小球处于完全失重状态，绳子的拉力提供向心力，而在地面小球做的是非匀速圆周运动，重力和绳子的拉力的合力提供向心力，向心力一样大，所以绳子的拉力不一样大，故A错误；
B、在“天宫一号”小球做匀速运动，而在地面小球做的是非匀速圆周运动，初速度相等，所以在“天宫一号”小球的平均速率大于在地面上的平均速率，所以相同时间内，n₁＜n₂，故B错误；
C、在“天宫一号”中小球处于完全失重状态，绳子断后，小球做匀速直线运动，而在地面上，绳断后，小球只受重力，做平抛运动，故C正确；
D、在“天宫一号”中小球处于完全失重状态，绳子的拉力提供向心力，而地面上的小球受到绳子的拉力与重力的差提供向心力，所以地面上的小球受到的绳子的拉力大，故D错误．
故选：C

点评 解答本题要抓住在“天宫一号”中小球处于完全失重状态，由绳子的拉力提供向心力，难度不大．