如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO′匀速转动,规定经过O点且水平向右为x轴正方向.在圆心O

如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO′匀速转动,规定经过O点且水平向右为x轴正方向.在圆心O点正上方距盘面高为h处有一个可间断滴水的容器,从t=0时刻开始容器沿水平轨道向x轴正方向做匀速直线运动,速度大小为v0.已知t=0时刻滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面时再滴下一滴水.则求:
(1)每一滴水落到盘面上的速度大小是多少?
(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一条直线上,圆盘转动的角速度?
(3)在满足(2)的条件下,第三滴水与第四滴水在盘面上的落地点间的最小距离.
redleader 1年前 已收到1个回答 举报

joke1984 花朵

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解题思路:(1)水滴滴下后做平抛运动,由平抛运动规律求解每一滴水落到盘面上的速度大小.
(2)根据圆周运动的周期性,可分析得出使每一滴水在盘面上的落点都位于一条直线上的条件是滴水时间按内云盘转动的角度为nπ,(n=1、2、3、)
(3)当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心的同侧侧时两点间的距离最小.利用水平间关系关系可求出最小距离.

(1)水滴在水平方向做匀速直选运动,在竖直方向做自由落体运动,有vy=
2gh,v=

v20+
v2y
得:vy=

v20+2gh
(2)要使每一滴水在圆盘上的落点在通一条直线上,在相邻两滴水的下落时间内圆盘转过的角度为θ=nπ,所以角速度为:
ω=
θ
t=

t,(n=1、2、3、)
h=
1
2gt2,
故有ω=nπ

g
2h,(n=1、2、3、)
(3)第三滴水落在圆盘上的水平位移为:x3=v0•3t=3v0

2h
g
第四滴水落在圆盘上的水平位移为:x4=v0•4t=4v0

2h
g
当第三滴水与第四滴在盘面上的落点位于同一直径上圆心的同侧时距离最小,则:△x=x4−x3=v0

2h
g.
答:(1)每一滴水落到盘面上的速度大小是

v20+2gh
(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一条直线上,圆盘转动的角速度为nπ

g
2h,(n=1、2、3、)
(3)在满足(2)的条件下,第三滴水与第四滴水在盘面上的落地点间的最小距离为v0

g
2h

点评:
本题考点: 线速度、角速度和周期、转速;自由落体运动.

考点点评: 本题难点在于分析距离最大的条件:同一直径的两个端点距离最大.运用数学知识,解决物理问题的能力是高考考查的内容之一.

1年前

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