有一半径r=[3/10π]m的圆柱体绕竖直轴OO´以角速度ω=8πrad/s匀速转动,今用水平力F把质量m=1.2kg的
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解题思路:物体A匀速下降,受力平衡,物体受到重力、外力F、圆柱体的支持力和滑动摩擦力,而滑动摩擦力方向与物体相对于圆柱体的速度方向相反.物体A既以v0=1.8m/s的速度竖直下降,又相对圆柱体转动,先由 v′=ωr求出A相对圆柱体垂直纸面向外的速度v′,得到合速度v,由cosθ=

v

0

v

,求出合速度与竖直方向的夹角θ,即可确定出滑动摩擦力的方向,再根据平衡条件和摩擦力公式Ff=μFN,求解F的大小.

A、相对于圆柱体向下做匀速直线运动,而圆柱体匀速转动,所以A相对于圆柱体的轨迹为等间距螺旋线,故A正确;

B、在水平方向圆柱体有垂直纸面向里的速度,A相对圆柱体有垂直纸面向外的速度为v′,

则有:v′=ωr=8π×[3/10π]=2.4m/s;

在竖直方向有向下的速度为:v0=1.8m/s

合速度的大小为:v=3m/s

设合速度与竖直方向的夹角为θ,则有;cosθ=

v0

v=[1.8/3]=0.6

所以A所受的滑动摩擦力方向与竖直方向的夹角也为θ.

A做匀速运动,竖直方向平衡,则有:

Ffcosθ=mg,

得:Ff=[12/0.6]=20N

另Ff=μFN,FN=F,

所以有:F=[20/0.25]=80N,故B正确,CD错误.

故选:AB.

点评:

本题考点: 运动的合成和分解;牛顿第二定律;线速度、角速度和周期、转速.

考点点评: 本题关键是运用运动的合成法确定合速度的方向,得到滑动摩擦力的方向,要有空间想象能力.