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(16分)如图所示,水平传送带上A、B两端点间距L=4m,半径R=1m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内,下端与传送带B相切。传送带以v0=4m/s的速度沿图示方向匀速运动,质量m=1kg的

网友投稿  2022-08-28 00:00:00  互联网

◎ 题目

(16分)如图所示,水平传送带上A、B两端点间距L=4m,半径R=1m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内,下端与传送带B相切。传送带以v0=4m/s的速度沿图示方向匀速运动,质量m=1kg的小滑块由静止放到传送带的A端,经一段时间运动到B端,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2

⑴求滑块到达B端的速度;
⑵求滑块由A运动到B的过程中,滑块与传送带间摩擦产生的热量;
⑶仅改变传送带的速度,其他条件不变,计算说明滑块能否通过圆轨道最高点C。

◎ 答案

⑴v=4m/s;⑵Q=8J;⑶不能

◎ 解析


试题分析:⑴滑块开始时在传送带上先向右做加速运动,若传送带足够长,设当滑块速度v=v0时已运动距离为x,根据动能定理有:μmgx=-0
解得:x=1.6m<L, 所以滑块将以速度v=v0=4m/s做匀速运动至B端
⑵设滑块与传送带发生相对运动的时间为t,则:v0=μgt
皮带通过的位移为:x′=v0t
滑块与传送带之间相对滑动的距离为:Δx=x′-x
滑块与传送带之间产生的热量为:Q=μmgΔx
联立以上各式解得:Q=8J
⑶设滑块通过最高点C的最小速度为vC,经过C点时,根据向心力公式和牛顿第二定律有:mg=
在滑块从B运动到C的过程中,根据动能定理有:-2mgR=
解得要使滑块能通过圆轨道最高点C时经过B的速度最小为:vBm/s
若仅改变传送带的速度,其他条件不变,使得滑块一直做匀加速直线运动至B的速度为最大速度,设为vm,根据动能定理有:μmgL=-0
解得:vmm/s<vBm/s,所以仅改变传送带的速度,滑块不能通过圆轨道最高点

◎ 知识点

    专家分析,试题“(16分)如图所示,水平传送带上A、B两端点间距L=4m,半径R=1m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内,下端与传送带B相切。传送带以v0=4m/s的速度沿图示方向匀速运动,质量m=1kg的…”主要考查了你对  【匀变速直线运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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