题目内容

【题目】如图所示,一光滑曲面的末端与一长L=1 m的水平传送带相切,传送带离地面的高度h=1.25 m,传送带的动摩擦因数μ=0.1,地面上有一个直径D=0.5 m的圆形洞,洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离s=1 m,B点在洞口的最右端。传送带以恒定的速度做顺时针运动。现使某小物体从曲面上距离地面高度H处由静止开始释放,到达传送带上后小物体的速度恰好和传送带相同,并最终恰好由A点落入洞中。求:(g=10 m/s2)

(1)传送带的运动速度v;

(2)H的大小;

(3)若要使小物体恰好由B点落入洞中,小物体在曲面上由静止开始释放的位置距离地面的高度H′应该是多少?

【答案】(1)2 m/s (2)1.45 m (3)1.8 m

【解析】(1)最终恰好由A点落入洞中,由平抛运动规律可知:s=vt

h=gt2

解得:v=s=×1 m/s=2 m/s。

(2)以地面为零势能面从开始释放小物体到滑上传送带

根据机械能守恒定律可知,mgH=mgh+mv2

解得H=h+=(1.25+) m=1.45 m。

(3)由平抛运动规律知:

s+D=v′t

h=gt2

解得v′=×(s+D)=×(1+0.5) m/s=3 m/s

从小物体开始释放到刚要滑出传送带的过程,由能量守恒定律知:

mgH′=mgh+μmgL+mv′2

解得H′=h+μL+=1.25+0.1×1+=1.8 m。

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