(2014?嘉定区二模)如图所示,质量为m的小物块放在长直水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的

(2014?嘉定区二模)如图所示,质量为m的小物块放在长直水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的
(2014?嘉定区二模)如图所示,质量为m的小物块放在长直水平面上,用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上.t=0时刻,圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动,转动中角速度满足ω=β1t(β1为已知常数),物块和地面之间动摩擦因数为μ.求:
(1)物块做何种运动?请说明理由.
(2)物块运动中受到的拉力.
(3)从开始运动至t=t1时刻,电动机做了多少功?
(4)若当圆筒角速度达到ω0时,使其减速转动,并以此时刻为t=0,且角速度满足ω=ω02t(式中ω0、β2均为已知),则减速多长时间后小物块停止运动?
ponukt4 1年前 已收到1个回答 举报

ksome 幼苗

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(1)圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同,根据v=ωR=Rβ1t,线速度与时间成正比,故物块做初速为零的匀加速直线运动;
(2)由第(1)问分析结论,物块加速度为a=Rβ1,根据物块受力,由牛顿第二定律得:
T-μmg=ma
则细线拉力为:
T=μmg+m Rβ1
(3)对整体运用动能定理,有
W+Wf=[1/2mv2+
1
22mv2
其中:
Wf=-μmgs=-μmg
1
2Rβ1t12
则电动机做的功为:
W=μmg
1
2Rβ1t12+
3
2m(Rβ1t1)2
(4)圆筒减速后,边缘线速度大小v=ωR=ω0R-Rβ2t,线速度变化率为a=Rβ2
若a≤μg,细线处于拉紧状态,物块与圆筒同时停止,物块减速时间为:t=
ω0
β2]
若a>μg,细线松弛,物块水平方向仅受摩擦力,物块减速时间为:t=
ω0R
μg
答:(1)物块做初速为零的匀加速直线运动;
(2)物块运动中受到的拉力为μmg+m Rβ1
(3)从开始运动至t=t1时刻,电动机做功为μmg
1
2Rβ1t12+[3/2m(Rβ1t1)2;
(4)若a≤μg,减速
ω0
β2]时间后小物块停止运动;若a>μg,减速
ω0R
μg时间后小物块停止运动.

1年前

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