6.如圖,水平圓盤可以繞通過(guò)盤心的豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),盤上放著兩個(gè)用細(xì)線相連質(zhì)量均為m的小木塊P和Q,他們與盤面間的最大靜摩擦力均為Fm.P、Q位于圓盤的同一條直徑上,距盤心的距離分別為rP和rQ,且rP<rQ.若開(kāi)始時(shí)細(xì)線剛好處于自然伸直狀態(tài)(即細(xì)線對(duì)木塊的拉力為0),現(xiàn)使圓盤緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng),試分析:
(1)圓盤的角速度ω1多大時(shí),細(xì)線才開(kāi)始有拉力?
(2)圓盤的角速度由ω1繼續(xù)增大,分析說(shuō)明 P、Q所受的摩擦力及細(xì)線的拉力的變化情況.
(3)圓盤的角速度ω2多大時(shí),P、Q才會(huì)開(kāi)始與圓盤間有相對(duì)滑動(dòng)?

分析 (1)由于物體Q需要的向心力大,如果沒(méi)有細(xì)線,故物體Q先有滑動(dòng),故根據(jù)牛頓第二定律列式求解即可;
(2)如果沒(méi)有細(xì)線,隨著角速度的增加,物體Q、P會(huì)先后滑動(dòng),有細(xì)線的約束后,最終會(huì)向Q遠(yuǎn)離圓心的方向進(jìn)行;
(3)考慮恰好滑動(dòng)的臨界情況,兩個(gè)物體均受滑動(dòng)摩擦力,對(duì)兩個(gè)物體分別根據(jù)牛頓第二定律列式分析即可.

解答 解:(1)隨圓盤緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng),P、Q可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其角速度逐漸緩慢增加.開(kāi)始時(shí),靜摩擦力提供他們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,由于rP<rQ,Q做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力較大;隨轉(zhuǎn)速增加,它們受到的靜摩擦力也增大,角速度達(dá)到ω1時(shí),Q先達(dá)到最大靜摩擦力,此后細(xì)線將開(kāi)始有拉力;
根據(jù)牛頓第二定律,有:${F_m}=mω_1^2{r_Q}$,
解得:ω1=$\sqrt{\frac{{F}_{m}}{m{r}_{Q}}}$;
(2)隨角速度繼續(xù)增加,P、Q的向心力也增大.Q的向心力由最大靜摩擦力和拉力共同提供,Q受的靜摩擦力大小和方向不變,細(xì)線的拉力也逐漸增大;
P的向心力也由靜摩擦力和拉力共同提供,隨細(xì)線的拉力增大,P受到的靜摩擦力減小,一直到靜摩擦力減為0,然后出現(xiàn)靜摩擦力方向改為背離圓心的方向,并且逐漸增大,直到最大靜摩擦.
 (3)角速度達(dá)到ω2時(shí),P受到靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,細(xì)線拉力設(shè)為FT,P、Q將要開(kāi)始相對(duì)于圓盤滑動(dòng).
對(duì)于Q,有:${F_T}+{F_m}=mω_2^2{r_Q}$,
對(duì)于P,有:${F_T}-{F_m}=mω_2^2{r_p}$,
解得:ω2=$\sqrt{\frac{{2{F_m}}}{{m({r_Q}-{r_P})}}}$;
答:(1)圓盤的角速度ω1為$\sqrt{\frac{{F}_{m}}{m{r}_{Q}}}$時(shí),細(xì)線才開(kāi)始有拉力;
(2)圓盤的角速度由ω1繼續(xù)增大,Q受的靜摩擦力大小和方向不變,細(xì)線的拉力逐漸增大;P受到的靜摩擦力減小,一直到靜摩擦力減為0,然后出現(xiàn)靜摩擦力方向改為背離圓心的方向,并且逐漸增大,直到最大靜摩擦;
(3)圓盤的角速度ω2為$\sqrt{\frac{{2{F_m}}}{{m({r_Q}-{r_P})}}}$時(shí),P、Q才會(huì)開(kāi)始與圓盤間有相對(duì)滑動(dòng).

點(diǎn)評(píng) 本題是圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,關(guān)鍵明確物體P、Q的向心力來(lái)源,注意物體P受摩擦力方向的變化,然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

11.利用電磁流量計(jì)可以監(jiān)測(cè)污水的流量,結(jié)構(gòu)如圖所示,該裝置由絕緣材料制成,長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開(kāi)口.在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極.污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí),電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水的流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積),下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.前表面比后表面電勢(shì)高
B.電壓表的示數(shù)與污水的流速有關(guān)
C.液體中離子濃度越高,電壓表的示數(shù)將越大
D.U與Q成正比,與a和b無(wú)關(guān)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

17.某公司的流水線上的水平傳輸裝置示意圖如圖所示,皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=5m/s的恒定速度向右運(yùn)動(dòng),現(xiàn)將一加工零件(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在皮帶上的A點(diǎn),經(jīng)t=1s時(shí)突然停電,停電后皮帶立即停止運(yùn)動(dòng).零件和皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,設(shè)皮帶足夠長(zhǎng),取g=10m/s2,求從剛放上皮帶到停在皮帶上,零件相對(duì)皮帶上的A點(diǎn)發(fā)生的位移大小x.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

14.如圖所示是研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶(實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接低壓交流電源的頻率為50赫茲),從O點(diǎn)后開(kāi)始每?jī)蓚(gè)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出,依照打點(diǎn)的先后順序依次編為0、1、2、3、4、5、6,測(cè)得s1=5.18cm,s2=4.40cm,s3=3.62cm,s4=2.84cm,s5=2.06cm,s6=1.28cm.

(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s.
(2)物體的加速度大小a=0.78m/s2,方向B→A(填A(yù)→B或B→A).
(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí),物體的速度大小v3=0.323 m/s.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

1.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)所測(cè)的金屬導(dǎo)體的形狀如圖甲所示,其橫截面為空心的等邊三角形,外等邊三角形的邊長(zhǎng)是內(nèi)等邊三角形邊長(zhǎng)的 2 倍,內(nèi)三角形為中空.為了合理選用器材設(shè)計(jì)測(cè)量電路,他先用多用表的歐姆擋“×1”按正確的操作步驟粗測(cè)其電阻,指針如圖乙,則讀數(shù)應(yīng)記為6Ω.

現(xiàn)利用實(shí)驗(yàn)室的下列器材,精確測(cè)量它的電阻 R,以便進(jìn)一步測(cè)出該材料的電阻率 ρ:
A.電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻約為1Ω)
B.電流表A1(量程為0∽0.6A,內(nèi)阻r1 約為1Ω)
C.電流表A2(量程為0∽0.6A,內(nèi)阻r2=5Ω)
D.最大阻值為10Ω的滑動(dòng)變阻器R0
E.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干

(1)請(qǐng)?jiān)趫D丙虛線框內(nèi)補(bǔ)充畫出完整、合理的測(cè)量電路圖.
(2)先將R0調(diào)至最大,閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0,記下各電表讀數(shù),再改變R0進(jìn)行多次測(cè)量.在所測(cè)得的數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù),用測(cè)量量和已知量來(lái)計(jì)算R時(shí),若A1的示數(shù)為I1,A2的示數(shù)為I2,則該金屬導(dǎo)體的電阻 R=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$.
(3)該同學(xué)用直尺測(cè)量導(dǎo)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng),用螺旋測(cè)微器測(cè)量了外三角形的邊長(zhǎng) a.測(cè)邊長(zhǎng)a時(shí),螺旋測(cè)微器讀數(shù)如圖丁所示,則a=5.662 mm.用已經(jīng)測(cè)得的物理量 R、L、a 等可得到該金屬材料電阻率的表達(dá)式為ρ=$\frac{3\sqrt{3}R{a}^{2}}{16L}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

11.“呼麥”是蒙古族的一種高超演唱形式,演唱者運(yùn)用技巧,使氣息猛烈沖擊聲帶,形成低音,在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)口腔共鳴,形成高音,實(shí)現(xiàn)罕見(jiàn)的一人同時(shí)唱出高音和低音的現(xiàn)象.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.在空氣中傳播時(shí)高音的速度比低音快
B.“呼麥”中的高低音都是振動(dòng)產(chǎn)生的
C.“呼麥”中的低音頻率應(yīng)該低于20Hz
D.“呼麥”中的高音一定比低音的響度大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

18.如圖所示是研究小車運(yùn)動(dòng)s-t圖和v-t圖的實(shí)驗(yàn)裝置.
(1)信號(hào)發(fā)射器和信號(hào)接收器組成位移傳感器.DLS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)除傳感器外還需要的主要儀器有數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī).
(2)該套實(shí)驗(yàn)裝置除了可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的位移和速度,還能測(cè)量的物理量是時(shí)間.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15.為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系,一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置.其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為砂和砂桶的質(zhì)量.(滑輪質(zhì)量不計(jì))

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是BCD
A.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高,以平衡摩擦力
C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)
D.改變砂和砂桶的質(zhì)量,打出幾條紙帶
E.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖2所示的一條紙帶(兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出),測(cè)得:x1=1.40cm,x2=1.90cm,x3=2.38cm,x4=2.88cm,x5=3.39cm,x6=3.87cm.那么:則打3點(diǎn)處瞬時(shí)速度的大小是0.26m/s,小車加速度的大小是0.50 m/s2.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.如圖所示,一個(gè)三角形框架底邊長(zhǎng)為2L,以一定的速度勻速經(jīng)過(guò)有界磁場(chǎng)區(qū),兩磁場(chǎng)區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,寬度均為L(zhǎng),框架通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,感應(yīng)電流的變化圖象正確的是(取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎ā 。?table class="qanwser">A.B.C.D.

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同步練習(xí)冊(cè)答案