Question

【题目】如图所示，一内壁粗糙程度相同、半径为R的圆筒固定在竖直平面内，圆筒内一质量为m的小球沿筒壁做圆周运动。若小球从最低点算起运动一圈又回到最低点的过程中，两次在最低点时筒壁对小球的弹力大小分别为10mg和8mg.设小球在该过程中克服摩擦力做的功为W，经过最高点时筒壁对小球的弹力大小为F，则

A.W=2mgRB.W=mgRC.3mg<F<4mgD.2mg<F<3mg

Answer 1

【答案】BD

【解析】

做圆周运动的物体的向心力由合外力来提供，结合整个过程中能量守恒的思想，分析摩擦力在上升和下降过程中等高处的大小关系（滑动摩擦力的影响因素）来分析上升和下降过程摩擦力做功的大小关系，以及取值范围的问题用极端思想

AB．小球沿筒壁做圆周运动，先后两次在最低点受到筒壁对小球的弹力大小分别为10mg和8mg，对小球进行受力分析，先后两次所受的合外力分别为9mg和7mg，方向指向圆心。设小球先后两次经过最低点得速率分别为和，根据合外力提供做圆周运动的向心力得：和； 小球在整个过程中，由动能定理得：；综合上面几个式子解得 W=mgR，故A错B对；

CD．由于小球在筒壁上运动时受到滑动摩擦力，在粗糙程度相同得情况下，小球对筒壁得压力越大，摩擦力就越大；小球运动一周得过程中，因克服摩擦力做功，使得小球机械能减小，在上升和下降过程中等高处，上升时摩擦力较大，而下降时的摩擦力较小，则上升时克服摩擦力做功，下降时小于；设小球上升到最高点时的速度为，筒壁对小球的弹力满足：，再由能量守恒：，解得；小球上升到最高点时的速度为，筒壁对小球的弹力满足：，假设小球到达最高点时克服摩擦力做功为W=mgR，由能量守恒：，解得，实际上小球下落时也要克服摩擦力做功，因而上升过程中克服摩擦力做功小于W的，则有，故C错D对

故选BD