题目内容

如图甲所示，水平传送带的长度L=5m，皮带轮的半径R=0.1m，皮带轮以角速度（ω-ω）t=2π顺时针匀速转动．现有一小物体（视为质点）以水平速度v从A点滑上传送带，越过B点后做平抛运动，其水平位移为s．保持物体的初速度v不变，多次改变皮带轮的角速度ω，依次测量水平位移s，得到如图乙所示的s-ω图象．回答下列问题：
（1）当0＜ω＜10rad/s时，物体在A、B之间做什么运动？
（2）B端距地面的高度h为多大？
（3）物块的初速度v多大？


【答案】分析：（1）平抛运动的初速度不同，水平位移不同，通过水平位移与角速度的关系知，当0＜ω＜10rad/s时，物块的速度大于皮带的速度，物体一直做匀减速运动．
（2）从图象中知，当ω=10rad/s时，物块匀减速运动到达B点的速度正好等于皮带的速度，根据水平位移求出时间，再根据时间求出高度．
（3）从图象中知，当ω＞30rad/s时，水平位移不变，知物块一直做匀加速运动．有2μgL=vB，2-v2，当0＜ω＜10rad/s时，物块的速度大于皮带的速度，物体一直做匀减速运动．有2μgL=v2-vB2，分别求出vB，vB′，联立两方程，求出v．
解答：解：（1）物体的水平位移相同，说明物体离开B点的速度相同，物体的速度大于皮带的速度，一直做匀减速运动．
（2）当ω=10rad/s时，物体经过B点的速度为vB=Rω=1m/s    
平抛运动：s=vBt
解得：t=1s
则h==5m．
故B端距离地面的高度为5m．
（3）当ω＞30rad/s时，水平位移不变，说明物体在AB之间一直加速，其末速度m/s    
  根据vt2-v2=2as
当0≤ω≤10rad/s时，2μgL=v2-vB2
当ω≥30rad/s时，2μgL=vB，2-v2
解得：
故物块的初速度为．
点评：解决本题关键知道0＜ω＜10rad/s时，物块的速度大于皮带的速度，物体一直做匀减速运动．在ω＞30rad/s时，水平位移不变，知物块一直做匀加速运动．
练习册系列答案
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可使工件经C点抛出后落在固定车厢中的不同位置，取g=10m/s2．
（1）当皮带轮静止时，工件运动到点C时的速度为多大？
（2）皮带轮以ω1=20rad/s逆时针方向匀速转动，在工件运动到C点的过程中因摩擦而产生的内能为多少？
（3）设工件在固定车厢底部的落点到C点的水平距离为s，试在图乙中定量画出s随皮带轮角速度ω变化关系的s-ω图象．（规定皮带轮顺时针方向转动时ω取正值，该问不需要写出计算过程）

如图甲所示为某工厂将生产工件装车的流水线原理示意图。AB段是一光滑曲面，A距离水平段BC的高为H＝1.25m，水平段BC使用水平传送带装置传送工件，已知BC长L＝3m，传送带与工件(可视为质点)间的动摩擦因数为μ＝0.4，皮带轮的半径为R＝0.1m，其上部距车厢底面的高度h＝0.45m。让质量m＝1kg的工件由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失。通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使工件经C点抛出后落在固定车厢中的不同位置，取g＝10m/s2。求：

(1)当皮带轮静止时，工件运动到点C时的速度为多大？

(2)皮带轮以ω1＝20rad/s逆时针方向匀速转动，在工件运动到C点的过程中因摩擦而产生的内能是多少？

(3)设工件在车厢底部的落点到C点的水平距离为s，在图乙中定量画出s随皮带轮角速度ω变化关系的s－ω图象。(规定皮带轮顺时针方向转动时ω取正值，该问不需要写出计算过程)

 

（18分）如图甲所示为某工厂将生产工件装车的流水线原理示意图。AB段是一光滑曲面，A距离水平段BC的高为H＝1.25m，水平段BC使用水平传送带装置传送工件，已知BC长L＝3m，传送带与工件（可视为质点）间的动摩擦因数为μ＝0.4，皮带轮的半径为R＝0.1m，其上部距车厢底面的高度h＝0.45m。让质量m＝1kg的工件由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失。通过调整皮带轮（不打滑）的转动角速度ω可使工件经C点抛出后落在固定车厢中的不同位置，取g＝10m/s2。求：

（1）当皮带轮静止时，工件运动到点C时的速度为多大？

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（3）设工件在车厢底部的落点到C点的水平距离为s，在图乙中定量画出s随皮带轮角速度ω变化关系的s－ω图象。（规定皮带轮顺时针方向转动时ω取正值，该问不需要写出计算过程）