题目内容
6.(1)若要使弹簧不发生形变,求圆盘转动的角速度必须满足的条件;
(2)当弹簧长度为2l0时,若小滑块受到的摩擦力恰好为零,求此时滑块的动能Ek;
(3)当弹簧长度为l(l<3l0)时,滑块相对圆盘静止且转动速度达到最大,求此时滑块的动能Ekm.
分析 (1)弹簧不发生形变时弹力为零,由静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律求角速度的范围.
(2)当弹簧长度为2l0时,小滑块受到的摩擦力恰好为零,由弹簧的弹力提供向心力,由牛顿第二定律求出滑动的速度,从而求得其动能.
(3)当弹簧长度为l(l<3l0)时,由牛顿第二定律求出滑动的速度,再求得滑块的动能.
解答 解:(1)弹簧不发生形变,由静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律得:
μmg≥mω12l0
据题有:μ=$\frac{3k{l}_{0}}{5mg}$
解得:ω1≤$\sqrt{\frac{3k}{5m}}$
(2)小滑块受到的摩擦力为零时,由弹簧的弹力提供向心力,则由牛顿第二定律得:
k(2l0-l0)=m$\frac{{v}^{2}}{2{l}_{0}}$
此时滑块的动能为:Ek=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
解得:Ek=kl02.
(3)当弹簧的长度为l时且l<3l0,最大动能为Ekm,则有:
k(l-l0)+μmg=m$\frac{{v}_{m}^{2}}{l}$
且有:Ekm=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$
解得:Ekm=$\frac{kl}{2}({l-\frac{2}{5}{l_0}})$
答:(1)若要使弹簧不发生形变,圆盘转动的角速度必须满足的条件是ω≤$\sqrt{\frac{3k}{5m}}$;
(2)当弹簧长度为2l0时,若小滑块受到的摩擦力恰好为零,此时滑块的动能Ek是kl02;
(3)当弹簧长度为l(l<3l0)时,滑块相对圆盘静止且转动速度达到最大,此时滑块的动能Ekm是$\frac{kl}{2}({l-\frac{2}{5}{l_0}})$.
点评 解决本题的关键知道物块做圆周运动向心力的来源,抓住临界状态,结合牛顿第二定律和胡克定律进行求解.
| A. | 91 个 91 个 234 个 | B. | 143 个 91 个 234 个 | ||
| C. | 91 个 143 个 234 个 | D. | 234 个 91 个 143 个 |
| A. | 在2.O×10-2s时刻,电流表的示数为0.3A | |
| B. | 发电机的输出功率为3.24W | |
| C. | 在1s内,回路中电流方向改变25次 | |
| D. | 在4.0×10-2s时刻,穿过线圈的磁通量变化率为$\frac{{2\sqrt{2}}}{500}$wb/s |
| A. | 需要使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致 | |
| B. | 需要使桌面尽量光滑 | |
| C. | 必须测量橡皮筋的伸长量△x | |
| D. | 必须测量桌面到地面的高度h | |
| E. | 必须测量小钢球抛出点到落地点的水平距离L |
| A. | 运动的轨道半径不同 | |
| B. | 重新回到磁场边界时速度的大小和方向相同 | |
| C. | 运动的时间相同 | |
| D. | 重新回到磁场边界的位置与O点距离不相等 |
| A. | 物块受到的支持力大小为为m(g+$\frac{{v}^{2}}{R}$) | B. | 物块受到的支持力大小为m(g-$\frac{{v}^{2}}{R}$) | ||
| C. | 物块受到的摩擦力为μmg | D. | 物块受到的摩擦力为μm(g+$\frac{{v}^{2}}{R}$) |
| A. | 对外界做负功,内能增大 | B. | 对外界做负功,内能减小 | ||
| C. | 对外界做正功,内能增大 | D. | 对外界做正功,内能减小 |
| A. | A、B将仍以相同的速度做匀速运动 | |
| B. | A做减速运动,B做减速运动,A的加速度小于B的,A、B最终分离 | |
| C. | A、B最终以共同的加速度做匀减速运动 | |
| D. | A做减速运动,B做减速运动,A 的加速度大于B的,A、B最终分离 |