如图,设AB段是距水平传送带装置高为H=1.25m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=5m,与货物包的摩擦系数为μ=0.4,顺时针转动的速度为v=3m/s.设质量为m=1kg的小

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图,设AB段是距水平传送带装置高为H=1.25m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=5m,与货物包的摩擦系数为μ=0.4,顺时针转动的速度为v=3m/s.设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失.小物块随传送带运动到C点后水平抛出,恰好无碰撞的沿圆弧切线从D点进入竖直光滑圆孤轨道下滑.D、E为圆弧的两端点,其连线水平.已知圆弧半径R2=1.0m圆弧对应圆心角θ=106°,O为轨道的最低点.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:
(1)小物块在B点的速度
(2)小物块在水平传送带BC上的运动时间.
(3)小物块经过O点时对轨道的压力.

◎ 答案


(1)、小物块由A运动B,机械能守恒定律得:
mgH=
1
2
mvB2

解得:vB=

2gh
=5m/s

(2)、小物块到达B的速度为5m/s,传送带的速度为2m/s,所以物块在传送带上先减速后匀速,设匀减速运动的加速度为a,减速运动的时间为t1,匀速运动的时间为t2
由牛顿第二定律,得
μmg=ma
解得:a=μg=4m/s2
匀加速运动过程有v=vB-at1
得:t1=
vB-v
2
=
5-3
4
=0.5s

则此过程的位移L1为:L1=
vB+v
2
t1=
5+3
2
×0.5=2m

匀速运动的时间t2为:t2=
L-L1
v
=
5-2
3
=1s

则小物块在水平传送带BC上的运动时间t=t1+t2=0.5+1=1.5s
(3)、小物块从C到D做平抛运动,在D点有:vy=vtan
θ
2
=4m/s

小物块在D点的速度大小为:vD=

v2C
+
v2y
=5m/s

对小物块从D点到O点重力势能转化为动能,由动能定理,得:
mgR(1-cos
θ
2
)=
1
2
m
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