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=0.2

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/s 2
(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
m v A 2
,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
moonen 1年前 已收到1个回答 举报

晨光露滴 幼苗

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(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
v 2C
小球在C点切向速度为 v C切 =v C sin60°
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
v 2C切 =
1
2 m
v 2A
解得, v A =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=v A •t
得 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
5 m/s.
(2)转筒轴线距A点的距离L是1.99m
(3)转筒转动的角速度ω是5nπ(rad/s)(n=1,2,3…)

1年前

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