题目内容
(14分)如图所示,OAB是刚性轻质直角三角形支架,边长AB=20cm,∠OAB=30°;在三角形两锐角处分别固定两个不计大小的小球,A处小球质量为1kg。现将支架安装在可自由转动的水平轴上,使之可绕O点在竖直平面内无摩擦转动。装置静止时,AB边恰好水平。求:
(1)B处小球的质量;
(2)若将装置顺时针转动30°,至少需做多少功;
(3)若将装置顺时针转动30°后由静止释放,支架转动的最大角速度。
(1)B处小球的质量;
(2)若将装置顺时针转动30°,至少需做多少功;
(3)若将装置顺时针转动30°后由静止释放,支架转动的最大角速度。
(1)3kg(2)2–3(3)
试题分析:(1)mAgAOcos30°=mBgBOsin30° 2分
mB=mAcot230°=3kg 2分
(2)W=mAgAO sin30°- mBgBO(1- cos30°) 2=2–3 (J) 2分
(3)在平衡位置,物体的势能最小,动能最大,支架转动的角速度最大 2分
mA(ωAO)2+mB(ωBO)2= mAgAO sin30°- mBgBO(1- cos30°) 2分
ω= rad/s ="3.93" rad/s
点评:本题的关键是把握装置运动过程中的特殊状态,如在平衡位置是,势能最小,动能最大,角速度最大,根据动能定理分析解题
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