Question

（12分）如圖所示一水平圓盤繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動，圓盤邊緣有一質(zhì)量m=1.0kg的小滑塊。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動的角速度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，滑塊從圓盤邊緣A點(diǎn)滑落，經(jīng)光滑的過渡圓管進(jìn)入軌道ABC。已知AB段斜面傾角為α=53°，BC段斜面傾角為β=37°，滑塊與圓盤及斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5，A點(diǎn)離B點(diǎn)所在水平面的高度h=1.2m�；瑝K在運(yùn)動過程中始終未脫離軌道，不計(jì)在過渡圓管處和B點(diǎn)的機(jī)械能損失，最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，取g=10m/s²，，。求：

（1）若圓盤半徑R=0.2m，滑塊從圓盤上滑落時(shí)圓盤的角速度ω；

（2）取圓盤所在平面為零勢能面，滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能E_B；

（3）滑塊經(jīng)過B點(diǎn)后0.6s內(nèi)發(fā)生的位移x_BC。

 

Answer 1

【答案】

見解析

【解析】

試題分析：（1）滑塊在圓盤上做圓周運(yùn)動時(shí)，受盤面靜摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律得：

                                  ①

滑落時(shí)：                            ②

聯(lián)解①②得：ω=5rad/s?                 ③

（2）滑塊在離開A點(diǎn)滑落時(shí)的速度：

                             ④

滑塊從A到B的運(yùn)動過程，由動能定理得：

    ⑤

滑塊在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能：

             ⑥

聯(lián)解④⑤⑥得：                         ⑦

（3）設(shè)滑塊沿BC段向上做勻變速運(yùn)動經(jīng)過時(shí)間t₁到達(dá)最高點(diǎn)后下滑，有：

上滑時(shí)：

       ⑧

                ⑨

下滑時(shí)：

⑩

                               ⑪

聯(lián)解④⑤⑧⑨⑩⑪得：

                     ⑫

評分參考意見：本題滿分12分，其中①~⑫式各1分；若有其他合理解法且答案正確，可同樣給分。

考點(diǎn)：牛頓第二定律，向心力，動能定理的應(yīng)用