题目内容
(14分)如图所示,AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道,高度为h,末端B处的切线方向水平.一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释放,滑到B端后飞出,落到地面上的C点,轨迹如图中虚线BC所示.已知它落地时相对于B点的水平位移OC=l.现在轨道下方紧贴B点安装一水平传送带,传送带的右端与B的距离为.当传送带静止时,让P再次从A点由静止释放,它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出,仍然落在地面的C点.(不计空气阻力)
(1)求P滑至B点时的速度大小;
(2)求P与传送带之间的动摩擦因数μ;
(3)当传送带运动时(其他条件不变),P的落地点为仍为C点,求传送带运动方向及速度v的取值范围.
(1);(2);(3)方式一:当传送带向右运动时,若传送带的速度,即时,物体在传送带上一直做匀减速直线运动,离开传送带的速度仍为,P的落地点仍为C点。 (2分)
方式二:当传送带向左运动时,速度无大小要求,物体都一直做匀减速运动,离开传送带的速度仍为,P的落地点仍为C点; (2分)
解析试题分析:(1)物体P在AB轨道上滑动时,根据动能定理有 (2分)
P滑到B点时的速度为 (1分)
(2)当没有传送带时,物体离开B点后做平抛运动,运动时间为t, 则有:
(1分)
当B点下方的传送带静止时,物体从传送带右端水平抛出,在空中运动的时间也为t,水平位移为,因此物体从传送带右端抛出的速度: (2分)
由牛顿第二定律得: (1分)
由运动学公式得: (2分)
解得物体与传送带之间的动摩擦因数为: (1分)
(3)方式一:当传送带向右运动时,若传送带的速度,即时,物体在传送带上一直做匀减速直线运动,离开传送带的速度仍为,P的落地点仍为C点。 (2分)
方式二:当传送带向左运动时,速度无大小要求,物体都一直做匀减速运动,离开传送带的速度仍为,P的落地点仍为C点; (2分)
考点:牛顿第二定律、抛体运动、动能定理、匀变速直线运动