20.在光滑水平轉(zhuǎn)臺上開有一小孔O,一根輕繩穿過小孔,一端拴一質(zhì)量為0.1kg的物體A,另一端連接質(zhì)量為1kg的物體B,如圖所示,已知O與A物間的距離為25cm,開始時B物與水平地面接觸,設(shè)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)過程中小物體A始終隨它一起運動g=10m/s2.問:
(1)當轉(zhuǎn)臺以角速度ω=4rad/s旋轉(zhuǎn)時,物B對地面的壓力多大?
(2)要使物B開始脫離地面,則轉(zhuǎn)臺旋的角速度至少為多大?

分析 (1)對A分析,根據(jù)拉力提供向心力,結(jié)合牛頓第二定理求出繩子的拉力,隔離對B分析,抓住B的合力為零,結(jié)合共點力平衡求出支持力的大小,從而得出物體B對地面的壓力.
(2)要使物B開始脫離地面,結(jié)合平衡得出繩子拉力,對A分析,根據(jù)牛頓第二定理求出轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的最小角速度大。

解答 解:(1)對A,運用牛頓第二定律得,繩子的拉力T=mrω2=0.1×0.25×16N=0.4N,
對B受力分析有:Mg=T+F
解得F=Mg-T=10-0.4N=9.6N
所以F=9.6N.
(2)當B受的支持力為零時,其將要離開地面,根據(jù)mg=T′可知,T′=10N
對A有:T′=mrω′2,代入數(shù)據(jù)解得ω=20rad/s.
答:(1)當轉(zhuǎn)臺以角速度ω=4rad/s旋轉(zhuǎn)時,物B對地面的壓力為9.6N;
(2)要使物B開始脫離地面,則轉(zhuǎn)臺旋的角速度至少為20rad/s.

點評 本題考查了牛頓第二定律和共點力平衡的基本運用,知道A做圓周運動向心力的來源,通過牛頓第二定律進行求解,難度不大.

練習冊系列答案
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A.勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小與勻強電場的電場強度大小之比為$\frac{4(2+\sqrt{2})}{v}$
B.勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小與勻強電場的電場強度大小之比為$\frac{4(2-\sqrt{2})}{v}$
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