Question

(1)要使盒子在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力，則該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為多少？
(2)若盒子以第（１）問(wèn)中周期的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)盒子運(yùn)動(dòng)到圖示球心與O點(diǎn)位于同一水平面位置時(shí)，小球?qū)�盒子的哪些面有作用力，作用力為多大�?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408241152571262684.gif" style="vertical-align:middle;" />

Answer 1

(1) (2) 小球?qū)�盒子的右�?cè)面和下側(cè)面有作用力 4 mg和mg

設(shè)此時(shí)盒子的運(yùn)動(dòng)周期為T₀，因?yàn)樵谧罡唿c(diǎn)時(shí)盒子與小球之間剛好無(wú)作用力，因此小球僅受重力作用．根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：
 　　                       （１分）
　　                          （１分）
解之得：                                 （2分）
（2）設(shè)此時(shí)盒子的運(yùn)動(dòng)周期為T，則此時(shí)小球的向心加速度為：（1分）
由第一問(wèn)知：      且                    （1分）
由上述三式知：                              （1分）
設(shè)小球受盒子右側(cè)面的作用力為F，受上側(cè)面的作用力為N，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律知：
在水平方向上：                                  （2分）
即：                                              （1分）
在豎直方向上：                                （2分）
即：                                       （1分）
因?yàn)?i>F為正值、N為負(fù)值，所以小球?qū)�盒子的右�?cè)面和下側(cè)面有作用力，分別為:
4 mg和mg         　（1分）