Question

求解一道高中物理题

28．如图所示，V形细杆AOB能绕其对称轴OO’转到，OO’沿竖直方向，V形杆的两臂与转轴间的夹角均为α=45°。两质量均为m=0.1kg的小环，分别套在V形杆的两臂上，并用长为l=1.2m、能承受最大拉力Fmax=4.5N的轻质细线连结，环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍。当杆以角速度ω转到时，细线始终处于水平状态，取g=10m/s2。
（1）求杆转动角速度ω的最小值；
（2）将杆的角速度从（1）问中求得的最小值开始缓慢增大，直到细线断裂，写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式；
（3）求第（2）问过程中杆对每个环所做的功。

要有详细的求解过程 和 文字说明 不要原试卷上的答案 看不懂 那啥~ 把计算中用到的力在图中画出来 = =
纠结..没人会么 悬赏50

Answer 1

第一问：
刚伸直时，绳中张力为零。此时在绕OO'以ω转动的参考系中，每个环受：垂直于V型杆的弹力N，水平的惯性离心力Fi，竖直的重力G。此三力平衡。由于沿杆方向合力为零，故Fi*sin（45）=G*sin（45）。则Fi=m*ω^2*(l/2)=G
即可求得ω=(2g/l)^0.5=(100/3)^0.5
由于后面要用，设此角速度为ω0.
第二问：
由于重力没变，则V型杆中弹力没变（竖直方向合力为零）。此时的张力应等于惯性离心力第一问种中情况的增量。即：
T（ω）=mω^2*(l/2)-G=（0.06ω^2-1)牛顿。
ωmax=(225/3)^0.5 rad/s
第三问：
由于要讨论功能关系，我们把参考系放回到地面。
随着ω增大，小环位置没变，所以重力功为零。所以两小环动能改变量等于杆对它们做的功：
W=Ekt-Ek0=0.5*2m*(ωmax*l/2)^2-0.5*2m*(ω0*l/2)^2
=0.15J

Answer 2

今年压轴题？我心中的痛，坐等

Answer 3

7N
受力分析一下
A
受到四个力
向上的支持力FNA 向下的重力GA
向左的摩擦力fA
向右的拉力T1
C
受到6个力
向上的支持力FNc
向下的重力Gc
和
AB整一块对C的力GAB
向左的F拉力
向右的拉力T2和摩擦力fc
F=
T2+fc
=
T1+μFNc
=
μFNA+μFNc
=
μmAg
+μg（mA+mB+mC）=0.1*1*10+0.1*10*（1+2+3）=7N