Question

【題目】如圖所示，水平放置的圓盤上，在其邊緣C點(diǎn)固定一個小桶，桶的高度不計(jì)，圓盤半徑為R＝1 m，在圓盤直徑CD的正上方，與CD平行放置一條水平滑道AB，滑道右端B與圓盤圓心O在同一豎直線上，且B點(diǎn)距離圓盤圓心的豎直高度h＝1．25 m，在滑道左端靜止放置質(zhì)量為m＝0．4 kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），物塊與滑道的動摩擦因數(shù)為μ＝0．2，現(xiàn)用力F＝4 N的水平作用力拉動物塊，同時圓盤從圖示位置，以角速度ω＝2π rad/s，繞通過圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，拉力作用在物塊一段時間后撤掉，最終物塊由B點(diǎn)水平拋出，恰好落入圓盤邊緣的小桶內(nèi)。重力加速度取10 m/s2。

（1）若拉力作用時間為0．5 s，求所需滑道的長度；

（2）求拉力作用的最短時間。

Answer 1

【答案】（1）4m（2）0．3s

【解析】

試題分析：（1）物塊平拋：h＝gt2；

物塊離開滑道時的速度：v＝＝2 m/s

拉動物塊的加速度，由牛頓第二定律：F－μmg＝ma1；

得：a1=8m/s2，

撤去外力后：

解得a2=-2m/s2

物塊加速獲得速度：v1=a1t=4m/s

則板長為：

（2）盤轉(zhuǎn)過一周時落入，拉力作用時間最短；盤轉(zhuǎn)過一圈的時間：物塊在滑道導(dǎo)航先加速后減速：v=a1t1-a2t2

物塊滑行時間、拋出在空中時間與圓盤周期關(guān)系：t1+t2+t=T

由上面兩式聯(lián)立得：t1=0．3s