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 如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有...

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问题详情:

 如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有质量在薄筒壁上).t=0时刻,圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动,转动中角速度满足ω=β1tβ1为已知常数),物块和地面之间动摩擦因数为μ.求:

(1)物块做匀速还是匀加速运动?若是匀速请给出匀速速度大小,若是匀加速请给出加速度大小.

(2)物块运动中受到的拉力.

(3)从开始运动至t=t1时刻,电动机做了多少功?

(4)若当圆筒角速度达到ω0时,使其减速转动,并以此时刻为t=0,且角速度满足ω=ω0-β2t(式中ωβ2均为已知),则减速多长时间后小物块停止运动?

 如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有...

【回答】

解:(1)圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同

根据v=ωR=1t,线速度与时间成正比所以物块做初速为零的匀加速直线运动 ----1分,

物块加速度为a= Rβ1-----1分

(2)根据物块受力,由牛顿第二定律得Tμmg=ma -----2分          

则细线拉力为 T=μmg+m Rβ1   -----2分

(3)对整体运用动能定理,有W电+Wf = 如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有... 第2张  -----1分

其中Wf =-μmgs=μmg 如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有... 第3张-----1分

则电动机做的功为  W电= μmg 如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有... 第4张 +  如图所示,质量为m的小物块放在足够长的水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上(圆筒的所有... 第5张  -----2分

(或对圆筒分析,求出细线拉力的做功,结果正确同样给分)

(4)圆筒减速后,边缘线速度大小v=ωR=ω0RRβ2t,线速度变化率为a= Rβ2

aμg,细线处于拉紧状态,物块与圆筒同时停止,物块减速时间为 t=ω0/β2   -----2分  

a>μg,细线松弛,物块水平方向仅受摩擦力,物块减速时间为t=ω0R/μg   -----2分 

知识点:专题四 功和能

题型:综合题

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