题目内容
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。已知它在空中运动的水平位移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l/2。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。当驱动轮转动带动传送带以速度v匀速向右运动时(其他条件不变),P的落地点为D。不计空气阻力。
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241342434424145.png)
(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)写出O、D间的距离s随速度v变化的函数关系式。
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l/2。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。当驱动轮转动带动传送带以速度v匀速向右运动时(其他条件不变),P的落地点为D。不计空气阻力。
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(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)写出O、D间的距离s随速度v变化的函数关系式。
(1)
;(2)
;(3)见解析。
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(1)物体P在AB轨道上滑动时,物体的机械能守恒,根据机械能守恒定律
得物体P滑到B点的速度为
③
(2)当没有传送带时,物体离开B点后作平抛运动,运动时间为t,
t=
,
当B点下方的传送带静止时,物体从传送带右端水平抛出,落地的时间也为t,水平位移为
,因此物体从传送带右端抛出的速度v1=
。 ②
根据动能定理,物体在传送带上滑动时,有
②
解出物体与传送带之间的动摩擦因数为
①
(3)当传送带向右运动时,若传送带的速度v≤v1,即v≤
时,物体在传送带上一直作匀减速运动,离开传送带的速度仍为v1,落地的水平位移为
,即s=l; ②
当传送带的速度v>
时,物体将会在传送带上做一段匀变速运动。如果尚未到达传送带右端,速度即与传送带速度相同,此后物体将做匀速运动,而后以速度v离开传送带。v的最大值v2为物体在传送带上一直加速而达到的速度,即
=
,
由此解得 v2=
。 ①
当v≥v2,物体将以速度v2=
离开传送带,因此得O、D之间的距离为
。 ②
当v1< v < v2,即
时,物体从传送带右端飞出时的速度为v,O、D之间的距离为
。 ①
综合以上的结果,得出O、D间的距离s随速度v变化的函数关系式为
①
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243567828.png)
得物体P滑到B点的速度为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243473646.png)
(2)当没有传送带时,物体离开B点后作平抛运动,运动时间为t,
t=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243645796.png)
当B点下方的传送带静止时,物体从传送带右端水平抛出,落地的时间也为t,水平位移为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243723398.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243785794.png)
根据动能定理,物体在传送带上滑动时,有
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241342438481058.png)
解出物体与传送带之间的动摩擦因数为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243505655.png)
(3)当传送带向右运动时,若传送带的速度v≤v1,即v≤
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243926606.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134243723398.png)
当传送带的速度v>
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![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134244097662.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134244129768.png)
由此解得 v2=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134244160630.png)
当v≥v2,物体将以速度v2=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134244160630.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241342442531034.png)
当v1< v < v2,即
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824134244285993.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241342443311183.png)
综合以上的结果,得出O、D间的距离s随速度v变化的函数关系式为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241342444093729.png)
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