在直径1.6m的圆柱体一端截出一圆锥,如下图所示,在看到剖面上,三角形的三边之比为3:4:5,圆柱体可绕其中心对称轴匀速旋转。将一小木块放置在斜面的中点,它与斜面间动摩擦

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 匀速圆周运动/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

在直径1.6m的圆柱体一端截出一圆锥,如下图所示,在看到剖面上,三角形的三边之比为3:4:5, 圆柱体可绕其中心对称轴匀速旋转。将一小木块放置在斜面的中点,它与斜面间动摩擦力因素为0.25,若小木块保持在此位置不动,则圆柱体旋转的角速度应为多大.(g取10m/s2

◎ 答案

3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s

◎ 解析


试题分析:当圆柱体旋转角速度最小为ωmin时,木块有沿斜面向下滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向上。木块受重力mg、斜面支持力N和静摩擦f,如图所示。木块在水平面内作匀速圆周运动,向心加速度,R=0.4m。

根据牛顿第二定律得
水平方向:  ①
竖直方向: Ncosα+fsinα=mg ②
又 f=μN ③
联立①、②、③解得


当圆柱体旋转角速度最大为时,木块有沿斜面向上滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向下。木块还受重力mg和斜面支持力N′作用,如图所示。木块加速度

由牛顿第二定律得
水平方向:  ④
竖直方向: Ncosα-fsinα=mg  ⑤
又 f′=μN′ ⑥
联立④、⑤、⑥解得


圆柱体旋转的角速度ω应为3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s
点评:关键是知道当圆柱体旋转角速度最大木块有沿斜面向上滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向下。当圆柱体旋转角速度最小木块有沿斜面向下滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向上。

◎ 知识点

    专家分析,试题“在直径1.6m的圆柱体一端截出一圆锥,如下图所示,在看到剖面上,三角形的三边之比为3:4:5,圆柱体可绕其中心对称轴匀速旋转。将一小木块放置在斜面的中点,它与斜面间动摩擦…”主要考查了你对  【匀速圆周运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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