如图所示,有一水平放置的圆盘,上面放有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧的一端固定于轴O点,另一端拴一质量为m的物体,物体与
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解题思路:(1)物体随圆盘转动的过程中,若圆盘转速较小,由静摩擦力提供向心力;当圆盘转速较大时,弹力与摩擦力的合力提供向心力.物体A刚开始滑动时,弹簧的弹力为零,静摩擦力达到最大值,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律求解角速度ω0

(2)当角速度达到2ω0时,由弹力与摩擦力的合力提供向心力,由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x.

(1)当圆盘开始转动时,

物体所需向心力较小,当未滑动时,由静摩擦力提供向心力,

设最大静摩擦力对应的最大角速度为ω0

则 μmg=mRω,

又ω0=2πn0

所以物体开始滑动时的转速 n0=[1/2π]

μg

R

(2)转速增大到2n0时,由最大静摩擦力和弹力的合力提供向心力,

由牛顿第二定律有:μmg+k△x=mω2r,

此时r=R+△x,ω=4πn0

由以上各式解得:△x=[3μmgR/kR−4μmg].

答:

(1)盘的转速n0为[1/2π]

μg

R时,物体开始滑动.

(2)当转速达到2n0时,弹簧的伸长量△x是[3μmgR/kR−4μmg].

点评:

本题考点: 向心力.

考点点评: 当物体相对于接触物体刚要滑动时,静摩擦力达到最大,这是经常用到的临界条件.本题关键是分析物体的受力情况.