题目内容
【题目】市面上流行一款迷你“旋转木马”音乐盒,如图甲所示,通电以后,底盘旋转带动细线下的迷你木马一起绕着中间的硬杆旋转,其中分别有一二三挡,可以调整木马的旋转速度。其原理可以简化为图乙中的模型,已知木马(可视为质点)质量为m,细绳长度为L,O点距地面高度为h,拨至三挡,稳定后细绳所承受的张力T=5mg/3,(重力加速度为g,忽略一切阻力)
(1)若拨至一档,细绳与竖直方向成θ,求木马运动一周所需时间。
(2)若拨至三档,木马快速旋转,求木马从静止开始到达稳定速度,细绳对木马所做的功。
(3)时间长久,产品出现老化现象,某次拨至三档,木马到达稳定速度没多久,突然脱落,则木板落地时的速度及此时O点的水平距离为多大。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)根据 得 ,解得:
(2)根据Tcosθ=mg,得cosθ=0.6,则sinθ=0.8
因为 ,得
根据动能定理,得
得
(3)根据动能定理,,
得
由h-Lcosθ=gt2,得
,则
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