题目内容

如图所示,在距离电机轴O为r处固定一个质量为m的铁块.电机启动后,铁块以角速度ω绕O匀速转动.则电机对地面的最大压力和最小压力的差值为(  )
分析:铁块做圆周运动,在最高点靠重力和叶片的拉力的合力提供向心力,此时铁块也会对风扇叶片产生反向的拉力,使得风扇对地的压力减小;同理,在最低点,铁块会对叶片产生向下的拉力,使得风扇对地的压力变大,根据牛顿第二定律求出铁块的向心力,从而得知风扇对地面的最大压力之差.
解答:解:设铁块在最高点和最低点时,电扇对其作用力分别为F1和F2,且都指向轴心,根据牛顿第二定律有:
在最高点:mg+F1=mω2r…①
在最低点:F2-mg=mω2r…②
由牛顿第三定律分析可知,电扇对地面的最大压力和最小压力分别出现在铁块m位于最低点和最高点时,且压力差的大小为:
△FN=F2+F1…③
由①②③式可解得:△FN=2mω2r
故选D.
点评:解决本题的关键采用隔离法分析,铁块在竖直方向上的重力和连杆的拉力的合力提供圆周运动的向心力,再利用牛顿第三定律加以分析.
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