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如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物...

如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B,它们到转轴的距离分别为rA=20cm,rB=30cm,A、B与盘间最大静摩擦力均为重力的k=0.4倍,现极其缓慢的增加转盘的角速度,试求:
(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度w
(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度w;
(3)当A即将滑动时,烧断细线,A、B运动状态如何?

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(1)由题意可知B与盘间已达的最大静摩擦力,故静摩擦力充当向心力,由向心力公式可求得角速度; (2)A开始滑动时,说明A已达到最大静摩擦力,由向心力公式可求得角速度; (3)由两物体的受力情况可知细线烧断后外力能否充当向心力,则可判断物体的运动. 【解析】 (1)当细线上开始出现张力时,B与圆盘之间的静摩擦力达到最大值. 对B:kmg=mω2rB       即rad/s   (2)当A开始滑动时,A、B所受静摩擦力均达最大,设此时细绳张力为T: 对B:FT+μmg=mω2RB            对A:μmg-FT=mω2RA            联立解得:rad/s (3)烧断细线时,绳的拉力消失,B所受静摩擦力不足以提供所需向心力,故将远离圆心做离心运动;对A,拉力消失后,静摩擦力变小,提供所需向心力,故继续做圆周运动.  答:(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度w为rad/s; (2)当A开始滑动时,圆盘的角速度为4rad/s; (3)当A即将滑动时,烧断细线,A继续做圆周运动,B将远离圆心做离心运动.
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考点分析:
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A.在水平方向上的分运动是匀速直线运动
B.在水平方向上的分运动是匀加速直线运动
C.在竖直方向上的分运动是自由落体运动
D.在竖直方向上的分运动是匀速直线运动
(2)用频闪照相的方式研究平抛运动,如图2是小球在竖直放置的坐标纸上留下的三个像点,图中每个小方格的边长都是0.54cm,已知闪光频率是30Hz,那么重力加速度g=______m/s2,小球的初速度v=是______m/s,球过A点时的速率是vA=______m/s.(以上各空均保留两位小数)
(3)如图3是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置,每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放,并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ,获得不同的水平射程x,最后作出了如图4所示的x-tanθ图象,g=10m/s2.则:由图4可知,小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v=______m/s.实验中发现θ超过60°后,小球将不会掉落在斜面上,则斜面的长度为L=______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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