(23-24高一下·江苏连云港东海县·期中)如图甲是一种自动计数的智能呼拉圈，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿过轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，其模型简化如图乙所示，将腰带水平套在腰上，通过人体微小扭动，使配重在水平面内做匀速圆周运动，此时绳子与竖直方向夹角为θ。配重运动过程中认为腰带没有变形，下列说法正确的是（ ）
A．若增大转速，绳子的拉力变小
B．若增大转速，腰受到腰带的摩擦力增大
C．若增大转速，绳子与竖直方向的夹角θ不变
D．若只增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角θ不变
【答案】D
【来源】江苏省连云港市东海县2023-2024学年高一下学期期中考试物理试题
【解析】ABC．设绳子长度为
，腰带半径为
；对配重受力分析，由牛顿第二定律可得
可得
若增大转速，则角速度增大，可知绳与竖直方向的夹角θ将增大，竖直方向根据受力平衡可得
可知绳子的拉力变大；对腰带分析如图
竖直方向根据受力平衡
可知腰受到腰带的摩擦力保持不变，故ABC错误；
D．对配重受力分析，由牛顿第二定律可得
可得
可知绳子与竖直方向夹角θ与配置质量无关，若只增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角θ不变，故D正确。
故选D。
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