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高中物理
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综合题
1.
(2019·徐州模拟)
如图所示,半径为R的水平圆盘可绕着过圆心O的竖直轴转动,在圆盘上从圆心O到圆盘边缘开有一沿半径方向的光滑细槽.一根原长为R的轻弹簧置于槽内,一端固定在圆心O点,另一端贴放着一质量为m的小球,弹簧始终在弹性限度内.
(1) 若小球在沿槽方向的力F
1
作用下,在圆盘边缘随圆盘以角速度ω
0
转动,求F
1
的大小;
(2) 若圆盘以角速度ω
1
转动,小球被束缚在槽中距离圆盘边缘为x的P点,此时弹簧的弹性势能为E
P
. 解除束缚后,小球从槽口飞离圆盘时沿槽方向的速度大小为v,求此过程中槽对小球做的功W
1
;
(3) 若圆盘以角速度ω
2
转动,小球在沿槽方向推力作用下,从圆盘边缘缓慢向内移动距离x到达P点.如果推力大小保持不变,求弹簧的劲度系数k以及此过程中推力做的功W
2
.
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