2013年重庆高考物理第8题.doc

2013年重庆高考物理第8题 (16分)如题8图所示，半径为R的半球形陶罐， 固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台 转轴与过陶罐球心O的对称轴OO’重合。转台 以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小 物块落入陶罐内，经过一段时间内，小物块随 陶罐一起转动且相对罐碧静止，它合O点的连 线与OO’之间的夹角为60°，重力加速度大 小为g. 、若ω=ωo,小物快受到的摩擦力恰好为零，求ωo； 、若ω=（1±k）ωo,且0＜k＜1，求小物块受到的 摩擦力大小和方向。 准备知识：匀速圆周运动相关知识和公式 解：先将小物块从陶罐中分离出来，以便于我们解答和分析； 根据题意我们得知： （1）F（小物块）= m R（小物块） ω20 若果可以求出：F（小物块）=? R(小物块)=？ 那么，ωo=？ 我们对小物块的简图做一直角坐标系，没有问题吧？ 对于水平方向的F（水平合力）=SIN60 *N 1.1式 对于竖直方向的F (竖直合力)=COS60*N-mg=0 1.2式 由1.1式和1.2式可以联立解除F（水平方向合力）=√3mg; 而R(小物块)=？ 根据题目简图可以得知： R(小物块)=SIN60R=√3/2R 所以最后我们得出： ωo=√（2g/R） 、 若加上f摩擦力（假设斜向下）则，上图水平方向和竖直方向的受力情况变为了， 对于水平方向的F（水平合力）=SIN60 *N +COS60f 对于竖直方向的F (竖直合力)=COS60*N-mg-SIN60f=0 2.2式 由2.2式可以得出： N=2mg+√3f 2.3式 将2.3式代入2.1式得出： F（小物块）=2f+√3mg； 又由于此时小物块与陶罐一起以ω=（1±k）ωo=（1±k）√（2g/R）ωo=√（2g/R）为题1的结果】所以可以得出下列公式； 若加上f摩擦力（假设斜向上）则，上图水平方向和竖直方向的受力情况变为了， 对于水平方向的F（水平合力）=SIN60 *N COS60f 2.1式 对于竖直方向的F (竖直合力)=COS60*N+SIN60f-mg=0 2.2式 由2.2式可以得出： N=2mg-√3f 2.3式 将2.3式代入2.1式得出： F（小物块）=√3mg-2f； 又由于此时小物块与陶罐一起以ω=（1±k）ωo=（1±k）√（2g/R）ωo=√（2g/R）为题1的结果】所以可以得出下列公式； 可以得出: 由于通过上面计算出的答案： 而网上大部分给出答案： 感到不解是高考答案错了吗？ 还是我有什么没有考虑到呢？ N mg N mg 60° N mg f F（小物块）=2f+√3mg =m* √3/2R * 【（1±k）√（2g/R） 离心力 物块半径 物块角速度 √3k（2±k） 2 mg f = N mg f F（小物块）=√3mg-2f =m* √3/2R * 【（1±k）√（2g/R） 离心力 物块半径 物块角速度 -√3k（2±k） 2 mg f = √3k（2±k） 2 mg f = -√3k（2±k） 2 mg f =