libraer 春芽
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(1)设小物块无初速地从A点放到皮带上,一直加速到B点时速度为v1,
由动能定理知:μ1mgl=[1/2]mv12,
解得:v1=
2μ1gl=
2×0.35×10×7m/s=7m/s<v0=10m/s
可见小物块是一直加速到B点.
小物块从A点运动到B点所用时间 t1=
v1
μ1g=[7/0.35×10]s=2s
在此过程中皮带运动的长度so=v0t1=10×2m=20m
物块在皮带上滑动中因摩擦而产生的热量:Q=μ1mg(so-l)=0.35×2×10×(20-7)J=91J
(2)设物体平抛到C点为v3,水平方向上的速度为v3x,在竖直方向上的速度为v3y;
则
v3y=
2g(h1-h2)=
2×10×(1.6-0.8)m/s=4m/s
v3x=
v3y
tanθ=[4/tan53°]m/s=3m/s
v3=
v23x+
v23y=
42+32m/s=5m/s
设物体滑到最低点D的速度为v4,根据机械能守恒得:
mgR(1-cosθ)=[1/2]mv42-[1/2]mv32
在最低点D对小物块用牛顿第二定律:
FN-mg=m
v24
R
由以上各式代入数据解得:FN=46N
由牛顿第三定律可知:F′N=FN=46N
(3)物块做平抛运动的时间 t3=
v3y
g=[4/10]s=0.4s
抛出的速度,即物块离开车时的速度 v2=v3x;
抛出点到C点的水平距离 x3=v2t=v3xt=1.2m>b=0.7m
所以车未碰台阶前,物块一直滑到车右端飞出.
物体在车上滑行时,加速度大小为 a1=
μ2mg
m=2m/s2;
运动时间 t2=
v1-v2
a2=[7-3/2]s=2s
运动距离 x2=
v1+v2
2t2=[7+3/2×2m=10m
所以B、C两点间的水平距离 S0=x2+x3=11.2m
平板车的加速度大小为 a2=
μ2mg
M]=2m/s2;
平板车在t2=2s内的位移是 x1=[1/2a2
t22]=[1/2]×1×22m=2m
可得平板车上表面的长度 L=x2-x1=8m
答:
(1)物块在皮带上滑动过程中因摩擦而产生的热量Q是91J;
(2)物块在圆弧轨道最低点D对轨道的压力FN是46N;
(3)平板车上表面的长度L是8m,B、C两点间的水平距离S0是11.2m.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题是多过程多研究对象问题,难度较大,分析清楚物体运动性质与运动过程是正确解题的前提与关键,分析清楚物体运动过程后,应用能量守恒定律、平抛运动规律、牛顿第二定律与运动学公式即可正确解题.
1年前
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