Question

12．如圖所示，細繩一端系著一個質(zhì)量為M=0.5kg的物體A，另一端通過光滑的小孔吊著質(zhì)量為m=0.3kg的物體B，M的中點與圓孔的距離為0.2m，并知M和水平面的最大靜摩擦力為2N，現(xiàn)使此平面繞中心軸線轉(zhuǎn)動，若物體A相對水平面靜止，物體B始終處于靜止狀態(tài)，平面轉(zhuǎn)動的角速度ω最小值為$\sqrt{10}$rad/s，最大值為$5\sqrt{2}$rad/s （g=10m/s²）

Answer 1

分析 當角速度最小時，由于細繩的拉力作用，M有向圓心運動趨勢，靜摩擦力方向和指向圓心方向相反，并且達到最大值，由最大靜摩擦力與細繩拉力的合力提供M的向心力．當角速度最大時，M有離開圓心趨勢，靜摩擦力方向指向圓心方向，并且達到最大值，由最大靜摩擦力與細繩拉力的合力提供M的向心力．根據(jù)牛頓第二定律求解角速度的最大值和最小值．

解答 解：設(shè)物體M和水平面保持相對靜止．
當ω具有最小值時，M有向圓心運動趨勢，故水平面對M的靜摩擦力方向和指向圓心方向相反，且等于最大靜摩擦力2N．
根據(jù)牛頓第二定律隔離M有：
T-f_m=Mω₁²r
解得ω₁=$\sqrt{10}$rad/s
當ω具有最大值時，M有離開圓心趨勢，水平面對M摩擦力方向指向圓心，大小也為2N．
再隔離M有：
T+f_m=Mω₂²r
解得ω=$5\sqrt{2}$rad/s
故答案為：$\sqrt{10}$；$5\sqrt{2}$

點評 本題考查應(yīng)用牛頓定律處理臨界問題的能力．當物體將滑動時，靜摩擦力達到最大值，解決連接體的物體時，找清連接體內(nèi)的力的作用是解決此類物體的關(guān)鍵．