精英家教網(wǎng)如圖所示,一個可視為質(zhì)點的物塊,質(zhì)量為m=2kg,從光滑四分之一圓弧軌道頂端由靜止滑下,到達底端時恰好進入與圓弧軌道底端相切的水平傳送帶,傳送帶由一電動機驅(qū)動著勻速向左轉(zhuǎn)動,R=0.8m速度大小為v=3m/s.物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為.μ=0.1,兩皮帶輪之間的距離為L=6m,重力加速度g=1Om/s2.求:
(1)物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的作用力;
(2)物塊將從傳送帶的哪一端離開傳送帶?物塊,在傳送帶上克服摩擦力所做的功為多大?物體與皮帶摩擦產(chǎn)生的熱量為多大?
分析:(1)物塊滑到圓弧軌道底端的過程中,只有重力做功,機械能守恒,即可求出物塊滑到圓弧軌道底端時的速度,在此位置,由重力和軌道的支持力的合力提供滑塊的向心力,由牛頓運動定律求解物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的作用力.
(2)物塊滑上傳送帶將作勻減速運動,由牛頓第二定律和運動學公式結(jié)合求出勻減速運動的最大距離sm,與傳送帶長度L比較,若sm>L,物塊將從傳送帶的右端離開傳送帶,物塊在傳送帶上克服摩擦力所做的功為W=μmgL.由運動學公式求出時間,由x=vt求出傳送帶的位移x,物塊相對于傳送帶的位移為△x=x+L,熱量Q=μmg△x.若sm<L,物塊將從傳送帶的左端離開傳送帶.
解答:解:(1)物塊滑到圓弧軌道底端的過程中,由機械能守恒,得
   mgR=
1
2
m
v
2
0

解得  v0=
2gR
=4m/s
在軌道的底端,由牛頓第二定律得
   F-mg=m
v
2
0
R

解得,軌道對物塊的支持力F=60N,由牛頓第三定律,物塊對軌道的壓力大小為60N,方向豎直向下.
(2)物塊滑上傳送帶將作勻減速運動,設勻減速運動的最大距離sm,加速度大小為a,由牛頓第二定律得
   μmg=ma,解得  a=1m/s2
sm=
v
2
0
2a
=8m>L=6m
可見,物塊將從傳送帶的右端離開傳送帶.
物塊在傳送帶上克服摩擦力所做的功為W=μmgL=12J.
設物塊在傳送帶滑行時間為t,則L=v0t-
1
2
at2

代入得  6=4t-0.5t2,解得,t=2s和6s.
當t=6s時,物塊的速度為v=v0-at=4-1×6(m/s)=-2m/s,表示物塊返回,不可能,舍去.
在t=2s時間內(nèi)傳送帶的位移大小為x=vt=2×3m=6m,物塊相對于傳送帶的位移為△x=x+L,熱量Q=μmg△x=24J.
答:(1)物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的作用力大小為60N,方向豎直向下;
(2)物塊將從傳送帶的右端離開傳送帶.物塊在傳送帶上克服摩擦力所做的功為12J,物體與皮帶摩擦產(chǎn)生的熱量為24J.
點評:本題是力學的典型問題:物體在傳送帶上運動的問題,分析物體的運動情況是關鍵.對于熱量,要根據(jù)物塊與傳送帶的相對位移才能求出,不能這樣求:Q=μmgL.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,一個可視為質(zhì)點的物塊,質(zhì)量為m=2kg,從光滑四分之一圓弧軌道頂端由靜止滑下,到達底端時恰好進入與圓弧軌道底端相切的水平傳送帶,傳送帶由一電動機驅(qū)動著勻速向左轉(zhuǎn)動,速度大小為u=3m/s.已知圓弧軌道半徑R=0.8m,皮帶輪的半徑r=0.2m,物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1,兩皮帶輪之間的距離為L=6m,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)皮帶輪轉(zhuǎn)動的角速度多大?
(2)物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的作用力;
(3)物塊將從傳送帶的哪一端離開傳送帶?物塊在傳送帶上克服摩擦力所做的功為多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的小球以初速度v飛出高為H的桌面,當它經(jīng)過距離地面高為h的A點時,所具有的機械能是(以桌面為零勢能面,不計空氣阻力)( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為0.5Kg的小物體m從A點以速度VA=5.0m/s滑上傾斜傳送帶頂端,傾斜傳送帶傾角為α=370.已知傳送帶長度為L=2.75m,物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.50,(取sin37°=0.60,cos37°=0.80,g=10m/s2不計空氣阻力)
(1)若傳送帶靜止不動,求物體從頂端A到底端B的過程中,由于摩擦而產(chǎn)生的熱量Q;
(2)若傳送帶以V1=2.5m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動,求物體到達底端B時,物體的動能EKB
(3)若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動且速度為V2,物體到達底端B時動能為EKB,請在下面的坐標系中畫出EKB隨V2變化的關系圖線.要求在坐標軸上標出圖線關鍵點的坐標值,并說明是什么曲線.(不要求寫出計算過程,只按畫出的圖線評分)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的小球以初速度v飛出高為H的桌面,當它經(jīng)過距離地面高為h的A點時的速度為vA,所具有的機械能是(以桌面為零勢能面,不計空氣阻力)( 。

查看答案和解析>>

同步練習冊答案