问题 问答题

如图所示,滑块质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以v0=3

gR
初速度由A点开始向B点滑行,AB=5R,并滑上光滑的半径为R的
1
4
圆弧BC,在C点正上方有一离C点高度也为R的旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q,旋转时两孔均能达到C点的正上方.若滑块滑过C点后进入P孔,又恰能从Q孔落下,则平台转动的角速度ω应满足什么条件?

答案

设滑块至B点时速度为vB,对滑块由A点到B点应用动能定理有:-μmg5R=

1
2
m
v2B
-
1
2
m
v20

解得:

v2B
=8gR              

滑块从B点开始运动后机械能夺恒,设滑块到达P处时速度为vP,则:

1
2
m
v2B
=
1
2
m
v2P
+mg2R

解得:vP=2

gR
                              

滑块穿过P孔后再回到平台的时间:t=

2vP
g
=4
R
g

要想实现题述过程,需满足:ωt=(2n+1)π

ω=

π(2n+1)
4
g
R
(n=0,1,2…)

故平台转动的角速度ω应满足条件为ω=

π(2n+1)
4
g
R
(n=0,1,2…).

单项选择题
问答题