题目内容

如图所示,一半径r = 0.2m的1/4光滑圆弧形槽底端B与水平传带相接,传送带的运行速度为v0=4m/s,长为L=1.25m , 滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空方形细管,EF段被弯成以O为圆心、半径R = 0.25m的一小段圆弧,管的D端弯成与水平传带C端平滑相接,O点位于地面,OF 连线竖直.一质量为M=0.2kg的物块a从圆弧顶端A点无初速滑下,滑到传送带上后做匀加速运动,过后滑块被传送带送入管DEF,管内顶端F点放置一质量为m=0.1kg的物块b.已知a、b两物块均可视为质点,a、b横截面略小于管中空部分的横截面,重力加速度g取10m/s2.求:

(1)滑块a到达底端B时的速度vB; 

(2)滑块a刚到达管顶F点时对管壁的压力;

 (3)滑块a滑到F点时与b发生完全非弹性正碰,飞出后落地,求滑块a的落地点到O点的距离x(不计空气阻力)。

解析:(1)设滑块到达B点的速度为vB,由机械能守恒定律,有

  

 =2m/s

(2)滑块在传送带上做匀加速运动,受到传送带对它的滑动摩擦力,

由牛顿第二定律Mg =Ma  

滑块对地位移为L,末速度为vC,设滑块在传送带上一直加速

由速度位移关系式  

得vC=3m/s<4m/s,可知滑块与传送带未达共速

滑块从C至F,由机械能守恒定律,有

 

 

在F处由牛顿第二定律   

 得FN=1.2N   由牛顿第三定律得管上壁受压力为1.2N, 压力方向竖直向上

(3)由题意知碰后物块a、b共速,设速度为,碰撞过程由动量守恒得

        

        离开F点后物块a、b一起做平抛运动

         

       

         

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