题目内容

4.如图所示,可视为质点的木块A、B叠放在一起,放在水平转台上随转台一起绕固定转轴OO′匀速转动,木块A、B与转轴OO′的距离为1m,A的质量为5kg,B的质量为10kg.已知A与B间的动摩擦因数为0.2,B与转台间的动摩擦因数为0.3,如木块A、B与转台始终保持相对静止,则转台角速度ω的最大值为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2)(  )
A.1 rad/sB.$\sqrt{2}$rad/sC.$\sqrt{3}$rad/sD.3 rad/s

分析 物体AB随转台一起以角速度ω匀速转动,靠静摩擦力提供向心力,分别对A、AB整体受力分析,根据合力提供向心力,求出转台角速度的范围.

解答 解:由于A、AB整体受到的静摩擦力均提供向心力,故
对A,有:${μ}_{1}{m}_{A}g{≥m}_{A}{ω}^{2}r$
对AB整体,有:(mA+mB)ω2r≤μ2(mA+mB)g
带入数据解得:$ω≤\sqrt{2}rad/s$
故选:B

点评 本题关键是对A、AB整体受力分析,根据静摩擦力提供向心力以及最大静摩擦力等于滑动摩擦力列式分析.

练习册系列答案
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19.洋流又叫海流,指大洋表层海水常年大规模的沿一定方向较为稳定的流动.因为海水中含有大量的正、负离子,这些离子随海流做定向运动,如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转,便可用来发电.
图为利用海流发电的磁流体发电机原理示意图,其中的发电管道是长为L、宽为d、高为h的矩形水平管道.发电管道的上、下两面是绝缘板,南、北两侧面M、N是电阻可忽略的导体板.两导体板与开关S和定值电阻R相连.整个管道置于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.为了简化问题,可以认为:开关闭合前后,海水在发电管道内以恒定速率v朝正东方向流动,发电管道相当于电源,M、N两端相当于电源的正、负极,发电管道内海水的电阻为r(可视为电源内阻).管道内海水所受的摩擦阻力保持不变,大小为f.不计地磁场的影响.
(1)判断M、N两端哪端是电源的正极,并求出此发电装置产生的电动势;
(2)要保证发电管道中的海水以恒定的速度流动,发电管道进、出口两端要保持一定的压力差.请推导当开关闭合后,发电管两端压力差F与发电管道中海水的流速v之间的关系;
(3)发电管道进、出口两端压力差F的功率可视为该发电机的输入功率,定值电阻R消耗的电功率与输入功率的比值可定义为该发电机的效率.求开关闭合后,该发电机的效率η;在发电管道形状确定、海水的电阻r、外电阻R和管道内海水所受的摩擦阻力f保持不变的情况下,要提高该发电机的效率,简述可采取的措施.

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