题目内容

(2006?广州二模)如图所示,质量为m的滑块与水平地面间的摩擦因数μ=0.1,原处于静止状态的滑块在瞬间受到大小为 I=3m
gR
的水平冲量作用后由 A 向 B 滑行5R,再滑上半径为 R 的
1
4
光滑圆弧BC,在C点正上方有一离C 高度也为的R 的旋转平台,平台同一直径上开有两个离轴心等距的小孔 P 和 Q,平台旋转时两孔均能经过 C 点的正上方,若要使滑块经过 C 后穿过P孔,又恰能从Q孔落下,则平台的角速度ω应满足什么条件?
分析:先根据动量定理求出A在冲量I作用下获得的速度.再根据动能定理可以求出滑块到达C点时的速度,滑块经过C点后做竖直上抛运动,滑块经过P孔又从Q孔落下的过程中,转盘可能刚好转过半个周期,也可能转过整数个周期加半个周期,即可求ω.
解答:解:设在冲量I作用下获得的速度为vA,由动量定理得:I=mvA,得
   vA=3
gR

设滑块至B点时速度为vB,对滑块由A点到B点,应用动能定理有:
-μmg?5R=
1
2
mvB2-
1
2
mvA2
解得:vB2=8gR
滑块从B点开始运动后机械能守恒,设滑块到达P处时速度为vP,则:
1
2
mvB2=
1
2
mvP2+mg?2R
解得:vP=2
gR

滑块穿过P孔后再回到平台的时间:
t=
2vP
g
=4
R
g

要想实现题述过程,需满足:ωt=(2n+1)π
ω=
π(2n+1)
4
g
R
(n=0,1,2…)
答:平台转动的角速度ω应满足条件为ω=
π(2n+1)
4
g
R
(n=0,1,2…).
点评:本题是动量定理、动能定理和竖直上抛运动、圆周运动规律的综合运用,本题的易错点在于平台转动的角速度的多解性,注意运动的周期性往往带来多解性.
练习册系列答案
相关题目
(2006?广州二模)从高空下落的雨点打在人身上并不可怕,说明其速度不会很大;一位同学猜想这可能是由于运动物体受空气阻力的大小与其速度有关,于是定下了“在其他条件相同的情况下,运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的研究课题,实验设计方案和实验过程如下.
实验器材:一个顶部有一个小孔的薄壳塑料球、胶泥、天平、超声测距测速仪等.
实验方法:用超声测距测速仪等仪器测量小孔向上的塑料球空中竖直下落时的下落距离、速度随时间变化的规律.
实验步骤:A.用天平测量空球的质量m,
B.测量球在空中下落过程中不同时刻的下落位移,将数据填入表格中,如表所示;
时刻( s ) 下落位移 ( m )
0.0 0.0
0.4 0.045
0.8 0.399
1.2 0.798
1.6 1.198
2.0 x
C.用天平称出与空球质量相等的三份胶泥,每次把一份胶泥从小孔填入球中,使球的总质量分别为m2=2m,m3=3m、m4=4m;
每填入一份胶泥后,让球从空中下落,记录下落过程中不同时刻的速度,由此得到总质量不同时球下落的 4 组速度-时间图线如坐标图所示:图线 ①为总质量为 m 时的图线,②、③、④分别是总质量为m2、m3、m4时的图线.对实验数据进行分析、归纳后,得出结论.请你为他回答下列问题:
(l)表格中 x 处的数值为
1.598m
1.598m
.
(2)各条图线的共同特点是:在下落的开始阶段做
加速度越来越小的加速
加速度越来越小的加速
运动,最后做
匀速
匀速
运动.
(3)比较图线 ①和 ④在 1.0~1.5s时间段内,两者速度随时间变化关系的差异是
图象1反应球在1-1.5s时间内速度不随时间变化,图象4反应球在1-1.5s时间内速度随时间继续增大
图象1反应球在1-1.5s时间内速度不随时间变化,图象4反应球在1-1.5s时间内速度随时间继续增大
.
(4)从图线可大致得出空气阻力 f 与速度大小的函数关系为f=
kv2.
kv2.
.
(5)简略地回答根据图线和有关的物理规律怎样分析出运动物体所受空气阻力与运动速度的关系.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网