
(23-24高一下·广东广州·期中)如图甲,竖直薄板固定在转盘上,质量为的小球用轻绳系着,另一端固定在薄板中线上的A点,绳子与竖直中线成
。已知轻绳悬点到球心距离为
,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。现缓慢增大转盘角速度,离开前小球与薄板保持相对静止。求:
(1)随着角速度增大,离开前小球受到轻绳拉力和薄板支持力大小如何变化;
(2)从静止到绳子与竖直中线成的过程中,薄板对小球做的功W;
(3)其他条件不变,用小球压住质量为的矩形木块,此时轻绳与中线成
,已知木块与薄板间的动摩擦因数为
,为使木块不下滑,转盘角速度
应满足的条件?
【答案】(1)拉力大小不变,支持力减小;(2)4.4J;(3)
【知识点】应用动能定理求变力的功、圆锥摆问题
【详解】(1)对小球分析可知
则当角速度增大时,拉力大小T不变,支持力FN减小;
(2)设时小球线速度大小为v,则有
其中
由动能定理得
而
联立解得
(3)设角速度为时,木块恰好没下滑,则有
对小球,有
联立解得
故若不下滑
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