如图所示,水平放置的圆盘上,在其边缘 C 点固定一个小桶,桶的高度不计,圆盘半径为 R = 1 m,在圆盘直径 CD 的正上方,与 CD 平行放置一条水平滑道 AB ,滑道右端 B 与圆盘圆心 O 在同一竖直线上,且 B 点距离圆盘圆心的竖直高度 h = 1.25 m,在滑道左端静止放置质量为 m = 0.4 kg的物块(可视为质点),物块与滑道的动摩擦因数为 μ = 0.2,现用力 F = 4 N的水平作用力拉动物块,同时圆盘从图示位置,以角速度 ω = 2π  rad/s,绕通过圆心 O 的竖直轴匀速转动,拉力作用在物块一段时间后撤掉,最终物块由B 点水平抛出,恰好落入圆盘边缘的小桶内.重力加速度取10m/s2

(1)若拉力作用时间为0.5s,求所需滑道的长度;

(2)求拉力作用的最短时间.

物块平抛:(2分)

物块离开滑道时的速度:(1分)

拉动物块的加速度,由牛顿第二定律:;得:(2分)

撤去外力后,由牛顿第二定律:;得:(2分)

(1)盘转过一圈时落入,拉力时间最短;

盘转过一圈时间:;(1分)

物块在滑道上先加速后减速,最终获得:(1分)

物块滑行时间、抛出在空中时间与圆盘周期关系:(1分)

由上两式得:(2分)

(2)物块加速获得速度:(1分)

则板长(2分


解析:

关闭