
(23-24高一下·江苏苏州·阶段练习)如图所示在足够大的转盘中心固定一个小物块B,距离中心为m处放置小物块A,A,B质量均为
kg,A与转盘之间的动摩擦因数为
,现在用原长为
m、劲度系数
N/m弹簧将两者拴接,重力加速度
m/s
,假设弹簧始终处于弹性限度以内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则:
(1)若弹簧处于原长,缓慢增加转盘转动的角速度,求A即将打滑时的;
(2)若转盘的角速度rad/s,A可以放置在离中心距离不同的位置上,且A始终不打滑,求满足条件的A转动半径
的大小范围:
(3)若小物块B解除固定状态,B和转盘间动摩擦因数为,现将转盘角速度从0开始缓慢增大,为了保证B不打滑,求满足条件的转盘角速度
的大小范围。
【答案】(1)5rad/s;(2);(3)
rad/s
【知识点】周期、角速度、转速、频率与线速度之间的关系式、通过牛顿第二定律求解向心力、水平转盘上的物体
【详解】(1)设盘的角速度为时,物块A将开始滑动,则
代入数值解得A即将打滑时
rad/s
(2)A放置在离中心距离不同的位置上弹力不同,由临界条件可得
由胡克定律可知
代入数值解得
m,
m
故满足条件的A转动半径rA的大小范围
(3)若小物块B解除固定状态,则物块B刚好滑动时弹簧拉力为,则对B有
由胡克定律可知
可得
m
对A受力分析,为了保证B不打滑,则有
可得
rad/s
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