如图所示,半径为R的半球形碗内表面光滑,一质量为m的小球以角速度ω在碗内一水平面做匀速圆周运动,则该平面离碗底的距离为(  ) A.h=R+w2g B.h=R+gw2 C.h=R-w2g D.h=R-gw2

问题描述:

如图所示,半径为R的半球形碗内表面光滑,一质量为m的小球以角速度ω在碗内一水平面做匀速圆周运动,则该平面离碗底的距离为(  )
A. h=R+

w2
g

B. h=R+
g
w2

C. h=R-
w2
g

D. h=R-
g
w2

设支持力与竖直方向上的夹角为θ,小球靠重力和支持力的合力提供向心力,小球做圆周运动的半径为r=Rsinθ,根据力图可知tanθ=

F
mg
=
mRsinθω2
mg

解得cosθ=
g
Rω2
.所以h=R-Rcosθ=R-
g
ω2

故D正确,A、B、C错误.
故选:D.