题目内容

【题目】如图所示,在距离水平地面足够高处有一长为L=2 m的传送带,传送带的速度v=4 m/s。现将m=1 kg的物体(可视为质点)轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.1,电动机带动皮带将物体从左侧运送到右侧,物体从右侧滑出后立即受到水平向左的恒力F=10 N作用,整个过程空气阻力不计,重力加速度g取10 m/s2。求:

(1)物体刚放上传送带时,物体的加速度a1大小?

(2)物体从左侧运送到传送带右侧过程中,摩擦产生的热量Q

(3)物体从传送带右侧滑出后的最小动能Ekmin及此时距离传送带右侧滑出点多远?(已知=1.414,=1.732,=2.236,=3.162 )

【答案】(1)1m/s2;(2)6J;(3)1J,0.1581m

【解析】

解:(1)对物体受力分析有:

解得:

(2)假设物体全程加速,对物体分析,由动能定理有:

代入数据解得:

,故物体全程加速

物体从左侧运动到右侧时间:

物体位移:

对皮带分析有:

则物体从左侧运送到传送带右侧过程中,摩擦产生的热量:

代入数据解得:

(3)物体从传送带右侧滑出后,对物体受力分析得到合力,以滑出点为坐标轴原点,以合力方向为y轴,以垂直合力方向为x轴,建立坐标系,如图所示,由合力与速度关系,可知物体做类斜上抛运动;

根据运动分解可知,在空中运动的最小速度:

物体从右侧滑出后的最小动能:

物体所受合力:

沿y轴速度分量:

y轴速度分量变为0时,所经历时间:

假设此时所在位置为P点,则有:

此时距离传送带右侧滑出的距离:

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