题目内容

18.如图所示,半径r=0.2m的圆筒,绕竖直中心轴OO′匀速转动,角速度ω=20rad/s,质量m=1kg的小物块A紧靠在圆筒的内壁上随圆筒一起转动,取g=10m/s2,求:
(1)物块所受的弹力和摩擦力的大小;
(2)要使物块A不下滑,物块与圆筒间的动摩擦因数至少为多少?

分析 (1)对物块受力分析,根据竖直方向合力为零,水平方向合力提供向心力即可判断;
(2)当滑动摩擦力刚好等于静摩擦力,即等于重力时,摩擦因数最小

解答 解:(1)物块A随圆筒一起做匀速圆周运动,对物块受力分析可知,在竖直方向,f=mg=10N
水平方向弹力提供向心力,故${F}_{N}=m{ω}^{2}r=1×2{0}^{2}×0.2N=80N$
(2)要使物块A不下滑,滑动摩擦力刚好等于静摩擦力,故f=μFN,解得$μ=\frac{f}{{F}_{N}}=\frac{10}{80}=0.125$
答:(1)物块所受的弹力和摩擦力的大小分别为80N和10N;
(2)要使物块A不下滑,物块与圆筒间的动摩擦因数至少为0.125

点评 本题中要注意静摩擦力与重力平衡,由支持力,提供向心力.

练习册系列答案
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19.某课外小组在参观工厂时,看到一丢弃不同的电池,同学们想用物理上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻,已知这个电池的电动势约为11~13V,内阻小于3Ω,由于直流电压表量程只有3V,需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替),改装为量程为15V的电压表,然后再用伏安法测电池的电动势和内阻,以下是他们的实验操作过程:

(1)把电压表量程扩大,实验电路图如图甲所示,实验步骤如下,完成填空:
第一步:按电路图连接实物
第二步:把滑动变阻器滑片移到最右端,把电阻箱阻值调到零
第三步:闭合开关,把滑动变阻器滑片调到适当位置,使电压表读数为3V
第四步:把电阻箱阻值调到适当值,使电压表读数为0.6V
第五步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其他线路,即得量程为15V的电压表
(2)实验可供选择的器材有:
A.电压表(量程为3V,内阻约为2kΩ)
B.电流表(量程为3A,内阻约为0.1A)
C.电阻箱(阻值范围0~9999Ω)
D.电阻箱(阻值范围0~999Ω)
E.滑动变阻器(阻值为0~20Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器(阻值为0~20kΩ)
回答:电阻箱应选C,滑动变阻器应选E.
(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电池电动势E和内阻r,实验电路如图乙所示,得到多组电压U和电流I的值,并作出U-I图线如图丙所示,可知电池的电动势为11.5V,内阻为2.5Ω.

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