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如图所示,一水平放置的半径为r=0.5m的薄圆盘绕过圆心O点的竖直轴转动,圆盘边...

如图所示,一水平放置的半径为r=0.5m的薄圆盘绕过圆心O点的竖直轴转动,圆盘边缘有一质量m=1.0kg的小滑块(可看成是质点).当圆盘转动的角速度达到某一数值时,滑块从圆盘边缘滑落,滑块与圆盘间的动摩擦因数μ=0.2,圆盘所水平面离水平地面的高度h=2.5m,g取10m/s2
(1)当圆盘的角速度多大时,滑块从圆盘上滑落?
(2)若取圆盘所在平面为零势能面,求滑块到达地面时的机械能;
(3)若落地点为C,求OC之间的距离.

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(1)滑块随转盘匀速转动的过程中,由静摩擦力提供向心力,当静摩擦力达最大时,滑块将要从圆盘上滑落,结合向心力公式列式即可求解; (2)滑块离开圆盘后做平抛运动,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律列式求滑块到达地面时的机械能; (3)根据平抛运动的基本公式求出滑块平抛运动的水平位移大小,由几何知识求OC. 【解析】 (1)设圆盘的角速度为ω时,滑块恰好从圆盘上滑落,则有: μmg=mrω2…① 代入数据解得:ω=2rad/s…② (2)滑块抛出时的动能:Ek==m(ωr)2=μmgr=0.5J…③ 平抛运动过程中,只有重力做功,滑块的机械能守恒, 则滑块到达地面时的机械能等于刚滑离圆盘时的机械能,即有E=Ek+EP=0.1J+0=0.5J…④ (3)滑块离开圆盘后做平抛运动,设水平位移为x,   则  x=vt…⑤       h=g 2…⑥ ∴x=m…⑦ 由空间几何关系,得  OC==m 答: (1)当圆盘的角速度为2rad/s时,滑块从圆盘上滑落. (2)若取圆盘所在平面为零势能面,滑块到达地面时的机械能为0.5J; (3)若落地点为C,OC之间的距离是m.
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考点分析:
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n52080180320
ω(rad/s)0.51234
Ek(J)______________________________
(1)根据功能关系,请你帮他计算出砂轮每次脱离动力时的转动动能,并填入表格内;
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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