Question

3．如圖一條不可伸長的輕繩長為L，一端用手握住，另一端系一質(zhì)量為m的小滑塊，現(xiàn)使手握的一端在水平桌面身上做半徑為R，角速度為ω的勻速圓周運動，且使繩始終與半徑為R的圓相切，小滑塊也將在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，若人手對繩子拉力做功的功率為P，則下列說法正確的是（　　）

• A． 小滑塊在運動過程中受到的摩擦力的方向指向圓心
• B． 小滑塊做勻速圓周運動的線速度大小為ωL
• C． 小滑塊在水平面上受到輕繩的拉力為$\frac{P}{Rω}$
• D． 小滑塊在運動過程中受到的摩擦力的大小為$\frac{P}{ω\sqrt{{R}^{2}+{L}^{2}}}$

Answer 1

分析 滑塊做勻速圓周運動，靠拉力和摩擦力的合力提供向心力．根據(jù)滑塊做圓周運動的半徑得出滑塊的線速度，根據(jù)人手對繩子拉力做功的功率為P，結合功率的公式求出拉力的大�。�抓住拉力的功率等于摩擦力的功率求出摩擦力的大�。�

解答 解：A、小滑塊做勻速圓周運動，重力和支持力平衡，在水平面上受繩子拉力F和摩擦力的合力提供向心力，如圖所示，可知摩擦力的方向不指向圓心，故A錯誤．
B、小滑塊做勻速圓周運動的半徑r=$\sqrt{{R}^{2}+{L}^{2}}$，則線速度v=rω=$\sqrt{{R}^{2}+{L}^{2}}ω$，故B錯誤．
C、人手對繩子拉力做功的功率為P，則P=TRω，解得輕繩的拉力T=$\frac{P}{Rω}$，故C正確．
D、小滑塊的線速度v=$\sqrt{{R}^{2}+{L}^{2}}ω$，小滑塊做勻速圓周運動，拉力的功率等于摩擦力的功率，摩擦力的功率P=fv，解得f=$\frac{P}{ω\sqrt{{R}^{2}+{L}^{2}}}$，故D正確．
故選：CD．

點評 解決本題的關鍵知道滑塊向心力的來源，運用牛頓第二定律進行分析，以及知道小球的角速度與手轉(zhuǎn)動的角速度相等．