题目内容

如图所示,水平传送带AB的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小。 传送带的运行速度为,将质量m=1.0kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带A端,长度为L=12.0m,“9”字全高H=0.8m,“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2m, 滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10m/s2,试求:

(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间。

 (2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向。

(3)若滑块从“9”形规道D点水平抛出后,恰好垂直撞在倾角 θ=60°的斜面上P点,求P、D两点间的竖直高度h(保留两位有效数字)。

解析:(1)滑块在传送带上加速运动时,由牛顿第二定律知μmg=ma

解得 m/s2

加速到与传送带相同的速度所需要的时间s

滑块的位移,此时滑块恰好到达B端。

滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间为2s

(2)滑块由BC过程机械能守恒,有

在最高点C点,选向下为正方向,由牛顿第二定律得

联立解得N,

由牛顿第三定律得,滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小N和方向竖直向上。

(3)滑块由CD过程机械能守恒,有

D点到水平面的高度=0.8m

由平抛运动规律得

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