问题 多选题

如图所示,有一固定的且内壁光滑的半球面,球心为O,最低点为C,在其内壁上有两个质量相同的小球(可视为质点)A和B,在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动,A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面,A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°,以最低点C所在的水平面为重力势能的参考平面,则(sin37°=

3
5
,cos37°=
4
5
sin53°=
4
5
,cos53°=
3
5
)(  )

A.A、B两球所受支持力的大小之比为4:3

B.A、B两球运动的周期之比为4:3

C.A、B两球的动能之比为16:9

D.A、B两球的机械能之比为112:51

答案

A、根据平行四边形定则得,N=

mg
cosθ
,则
NA
NB
=
cos37°
cos53°
=
4
3
.故A正确.

B、根据mgtanθ=m

v2
r
=mr(
T
)2,r=Rsinθ,解得v=
gRsinθtanθ
,T=2π
Rcosθ
g
.则
vA
vB
=
64
27
TA
TB
=
3
2
.则动能之比为64:27.故B、C错误.

D、根据mgtanθ=m

v2
r
得,动能EK=
1
2
mv2=
1
2
mgRsinθtanθ
,重力势能EP=mgR(1-cosθ),则机械能E=mgR(1+
1
2
sinθtanθ-cosθ)
,则
EA
EB
=
112
51
.故D正确.

故选AD.

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