如图所示,一根长l=0.8m轻绳一端固定在O点,另一端栓一质量m=0.1kg的小球静止于A点,其右方有底面半径r=0.2m的转筒,转筒顶端与A等高,下部有一小孔,距顶端h=0.8m.现使

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 平抛运动/2022-09-19 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一根长l=0.8m轻绳一端固定在O点,另一端栓一质量m=0.1kg的小球静止于A点,其右方有底面半径r=0.2m的转筒,转筒顶端与A等高,下部有一小孔,距顶端h=0.8m.现使细绳处于水平线上方30°的位置B点处而伸直,且与转筒的轴线、OA在同一竖直平面内,开始时小孔也在这一竖直平面内.将小球由B点静止释放,当小球经过A点时轻绳突然断掉,同时触动了光电装置,使转筒立刻以某一角速度匀速转动起来,且小球最终正好进入小孔.不计空气阻力,g取l0m/s2
(1)辨析题:求小球到达A点时的速率?
某同学解法如下:小球从B点运动到A点过程中,只有重力做功,故机械能守恒,则mgl(1+sin30°)=
1
2
mvA2
,代入数据,即可求得小球到达A点时的速率.
你认为上述分析是否正确?如果你认为正确,请完成此题;如果你认为不正确,请指出错误,并给出正确的解答.
(2)求转筒轴线距A点的距离L
(3)求转筒转动的角速度ω
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)此同学解法不正确.设细绳到C位置断掉.
从B→C过程:根据机械能守恒得:mgl=
1
2
m
v2C

  小球在C点切向速度为 vC切=vCsin60°
从C到A,只有重力做功,据机械能守恒定律得 
   mgl(1-cos60°)+
1
2
m
v2C切
=
1
2
m
v2A

解得,vA=2

5
m/s

(2)滑块从A点到进入小孔的时间为
   t=

2h
g
=

2×0.8
10
s=0.4s

又由题意得 L-r=vA?t
L=
4

5
+1
5
m=1.99m

(3)在小球平抛的时间内,圆桶必须恰好转整数转,小球才能钻入小孔
即ωt=2nπ(n=1,2,3…)
解得,ω=5nπ(rad/s)(n=1,2,3…)   
答:
(1)此同学解法不正确.小球到达A点时的速率为2

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