题目内容
11.(1)弹簧所储存的弹性势能E0;
(2)转盘转动的角速度ω;
(3)物块与转盘间的动摩擦因数应满足的条件.
分析 (1)物块在B点恰好能沿圆轨道CD运动,在B点,由重力提供向心力,由牛顿第二定律求出B点的速度,物块从O点离开弹簧过程,弹簧储存的弹性势能转化为物块的动能,由动能定理求弹性势能E0;
(2)物块从C到D,由动能定理求出物块到D点的速度,由v=rω求角速度.
(3)物块随转盘转动时由静摩擦力充当向心力,由牛顿第二定律分析动摩擦因数应满足的条件.
解答 解:(1)因物块恰好能沿圆轨道CD运动,所以在B点有:
mg=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{r}$
物块从O点离开弹簧,弹簧储存的弹性势能转化为物块的动能,物块从O到B,由动能定理知
-μmgL=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}-{E}_{0}$
联立解得 E0=16J
(2)物块从C到D,由动能定理得
2mgr=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
解得 vD=$\sqrt{5gr}$=5m/s
由题意知转盘边缘的线速度大小即为物块在D点的速度大小,由vD=ωR得
转盘转动的角速度ω=1.25rad/s
(3)物块在转盘上受重力、支持力和静摩擦力,且由摩擦力提供向心力,即 f=mω2R≤μ′mg
解得 μ′≥0.625
答:
(1)弹簧所储存的弹性势能E0是16J.
(2)转盘转动的角速度ω是1.25rad/s.
(3)物块与转盘间的动摩擦因数应满足的条件是μ′≥0.625.
点评 本题关键要分析清楚物块的运动过程,应用牛顿第二定律、机械能守恒定律、能量守恒定律和圆周运动的规律,即可正确解题.
练习册系列答案
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