(10分)如圖所示的水平轉(zhuǎn)盤可繞豎直軸OO′旋轉(zhuǎn),盤上水平桿上穿著兩個質(zhì)量均為m=2kg的小球A和B,F(xiàn)將A和B分別置于距軸rA=0.5m和rB=1m處,并用不可伸長的輕繩相連。已知兩球與桿之間的最大靜摩擦力都是fm=1N。試分析轉(zhuǎn)速ω從零緩慢逐漸增大(短時間內(nèi)可近似認為是勻速轉(zhuǎn)動),兩球?qū)S保持相對靜止過程中,在滿足下列條件下,ω的大小。

(1)繩中剛要出現(xiàn)張力時的ω1
(2)A、B中某個球所受的摩擦力剛要改變方向時的ω2,并指明是哪個球的摩擦力方向改變;
(3)兩球?qū)S剛要滑動時的ω3。

見試題分析

解析試題分析:(1)當ω較小時, fA=FAn=mω2rA,fB=FBn=mω2rB
因rB>rA,所以B將先滑動。   
對B球:fm=FBn=mω12rB, 
解得:=(rad/s)≈0.7(rad/s)。
(2)當繩上出現(xiàn)張力以后,對B球:fm+T=FBn=mω2rB,對A球:fA+T=FAn=mω2rA
當ω增大時,T增大,fA減小,當fA減小到0時,
對A球:T=FAn=mω22rA, 對B球:fm+T=FBn=mω22rB,
聯(lián)立解得:=" 1" (rad/s)。
(3)當ω再增大時,fA將改向向外,直至隨B球一起向B球一側(cè)滑動。
剛要滑動時: 對A球:T- fm =FAn=mω32rA,  對B球:fm+T=FBn=mω32rB,
聯(lián)立解得:=  (rad/s) ≈1.4(rad/s)。
考點:圓周運動 牛頓第二定律

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,質(zhì)量為m的物塊放在水平木板上,木板與豎直彈簧相連,彈簧另一端固定在水平面上,今使m隨M一起做簡諧運動,且始終不分離,則物塊m做簡諧運動的回復力是由                        提供的,當振動速度達最大時,m對M的壓力為          。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖,在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的光滑圓弧軌道,半徑OA豎直、OC水平,一個質(zhì)量為m的小球自C點的正上方P點由靜止開始自由下落,從C點沿切線進入軌道,小球沿軌道到達最高點A時恰好對軌道沒有壓力。重力加速度為,不計一切摩擦和阻力。求:

(1)小球到達軌道最高點A時的速度大。
(2)小球到達軌道最低點B時對軌道的壓力大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,絕緣光滑水平軌道AB的B端與處于豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接.圓弧的半徑R=0.40 m. 在軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度E=1.0×104 N/C.現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.10 kg的帶電體(可視為質(zhì)點)放在水平軌道上與B端距離s=1.0 m的位置,由于受到電場力的作用帶電體由靜止開始運動,當運動到圓弧形軌道的C端時,速度恰好為零.已知帶電體所帶電荷量q=8.0×10-5C,取g=10 m/s2,求:

(1)帶電體在水平軌道上運動的加速度大小及運動到B端時的速度大。
(2)帶電體運動到圓弧形軌道的B端時對圓弧軌道的壓力大。
(3)帶電體沿圓弧形軌道從B端運動到C端的過程中,摩擦力做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖所示,質(zhì)量為m=1kg可看作質(zhì)點的小球以一定初速度沿桌子邊緣水平飛出,下落高度h=0.8m后恰好沿A點的切線方向進入豎直放置的半徑R=1m的光滑圓軌道ABC,空氣阻力不計,取g=10m/s2,sin53°=0.8,求:

(1)小球運動到A點時速度的大小
(2)小球?qū)壍繠點的壓力

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,在粗糙水平面內(nèi)存在著2n個有理想邊界的勻強電場區(qū),水平向右的電場和豎直向上的電場相互間隔,每一電場區(qū)域場強的大小均為E,且 E=,電場寬度均為d,水平面粗糙摩擦系數(shù)為μ,一個質(zhì)量為m,帶正電的、電荷量為q的物體(看作質(zhì)點),從第一個向右的電場區(qū)域的邊緣由靜止進入電場,則物體從開始運動到離開第2n個電場區(qū)域的過程中,求:

(1)電場力對物體所做的總功? 摩擦力對物體所做的總功?
(2)物體在第2n個電場(豎直向上的)區(qū)域中所經(jīng)歷的時間?
(3)物體在所有水平向右的電場區(qū)域中所經(jīng)歷的總時間?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(16分)光滑圓軌道和兩傾斜直軌道組成如圖所示裝置,其中直軌道bc粗糙,直軌道cd光滑,兩軌道相接處為一很小的圓弧。質(zhì)量為m=0.1kg的滑塊(可視為質(zhì)點)在圓軌道上做圓周運動,到達軌道最高點a時的速度大小為v=4m/s,當滑塊運動到圓軌道與直軌道bc的相切處b時,脫離圓軌道開始沿傾斜直軌道bc滑行,到達軌道cd上的d點時速度為零。若滑塊變換軌道瞬間的能量損失可忽略不計,已知圓軌道的半徑為R=0.25m,直軌道bc的傾角θ=37o,其長度為L=26.25m,d點與水平地面間的高度差為h=0.2m,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6。求:

(1)滑塊在圓軌道最高點a時對軌道的壓力大小;
(2)滑塊與直軌道bc問的動摩擦因數(shù);

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(20分)如圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m=1kg的足夠長的木板C,在C上放置有A、B兩物體,A的質(zhì)量mA=1kg,B的質(zhì)量為mB=2kg.A、B之間鎖定一被壓縮了的輕彈簧,彈簧儲存的彈性勢能Ep=3J,現(xiàn)突然給A、B一瞬時沖量作用,使A、B同時獲得v0=2m/s的初速度,且同時彈簧由于受到擾動而解除鎖定,并在極短的時間內(nèi)恢復原長,之后與A、B分離.已知A和C之間的摩擦因數(shù)為μ1=0.2,B、C之間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.1,且滑動摩擦力略小于最大靜摩擦力.求:

(1)彈簧與A、B分離的瞬間,A、B的速度分別是多大?
(2)已知在C第一次碰到右邊的固定擋板之前,A、B和C已經(jīng)達到了共同速度,求在到達共同速度之前A、B、C的加速度分別是多大及該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為多少?
(3)已知C與擋板的碰撞的碰撞無機械能損失,求在第一次碰撞后到第二次碰撞前A在C上滑行的距離?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(20分)如圖所示,平行金屬導軌PQ、MN相距d=2m,導軌平面與水平面夾角a= 30°,導軌上端接一個R=6的電阻,導軌電阻不計,磁感應強度B=0.5T的勻強磁場垂直導軌平面向上。一根質(zhì)量為m=0.2kg、電阻r=4的金屬棒ef垂直導軌PQ、MN靜止放置,距離導軌底端xl=3.2m。另一根絕緣塑料棒gh與金屬棒ef平行放置,絕緣塑料棒gh從導軌底端以初速度v0=l0m/s沿導軌上滑并與金屬棒正碰(碰撞時間極短),磁后絕緣塑料棒gh沿導軌下滑,金屬棒ef沿導軌上滑x2=0.5m后停下,在此過程中電阻R上產(chǎn)生的電熱為Q=0.36J。已知兩棒與導軌間的動摩擦因數(shù)均為。求
(1)絕緣塑料棒gh與金屬棒ef碰撞前瞬間,絕緣塑料棒的速率;
(2)碰撞后金屬棒ef向上運動過程中的最大加速度;
(3)金屬棒ef向上運動過程中通過電阻R的電荷量。

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