题目内容

(2005?上海模拟)一光盘(CD)音轨区域的内半径R1=25mm,外半径R2=58mm,径向音轨密度n=625条/mm.在CD唱机中,光盘每转一圈,激光头沿径向向外移动一条音轨,激光头对光盘以恒定的线速度运动.若开始放音时,光盘的角速度为50rad/s,则全部放完时的角速度是
21.6
21.6
rad/s;这光盘的总放音时间是
71.7
71.7
min.
分析:抓住线速度大小相等,结合线速度与角速度的关系求出全部放完时的角速度大小.先求出在半径r1处转一圈所用时间,同理在半径r2,r3,…rn处转一圈所用时间,显然时间t1,t2,t3…tn为一等差数列.据等差数列求和公式即可求解.
解答:解:根据R1ω1=R2ω2得,ω2=
R1ω1
R2
=
25
58
×50≈21.6rad/s

光盘转一圈径向过一条音轨,在半径r1处转一圈所用时间为:t1=
r1
v

同理在半径r2,r3,…rn处转一圈所用时间分别为:t2=
r2
v
=
2π(r1+△r)
v
=t1+
2π△r
v

t3=
r3
v
=
2π(r1+2△r)
v
=t2+
2π△r
v


tn=
rn
v

显然时间t1,t2,t3…tn为一等差数列.据等差数列求和公式,
t1=
R1
v
tn=
R2
v
  项数n=N(R2-R1
光盘全部放一遍所用时间为:
t=
n(t1+tn)
2
≈4300s≈71.7min

故答案为:21.6,71.7.
点评:本题主要考查了圆周运动线速度公式,注意数学基本规律在物理求解中的应用,难度适中.
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