题目内容

16.如图所示,光滑弧形轨道下端与水平传送带对接,轨道上的A点到传送带的竖直距离和传送带到地面的距离均为h=5m,把一物体放在A点由静止释放,若传送带不动,物体滑上传送带后,从右端B水平飞离,落在地面上的P点,B、P的水平距离OP为x=2m;若传送带顺时针方向转动,传送带速度大小为v=5m/s,则下列说法正确的是(  )
A.两次传送带对物体所做的功之比为32:25
B.两次传送带对物体所做的功之比为24:25
C.传送带顺时针方向转动时,物体飞离传送带后还落在地面上的P点
D.传送带顺时针方向转动时,物体飞离传送带后落在地面上的P点的右边

分析 根据机械能守恒定律求出滑上传送带的速度,与传送带的运行速度进行比较,判断物体的运动规律,从而求出物体平抛运动的初速度.当传送带运动时,由运动规律求得滑块滑至B点时的速度,再根据动能定理求得传送带两次做功之比.
物块从光滑曲面A点由静止开始下滑,通过粗糙的静止水平传送带时,受到水平向左的滑动摩擦力做匀减速直线运动.若传送带顺时针转动时,分情况讨论:若物块滑上传送带时速度等于传送带速度、大于传送带速度和小于传送带速度,分析物块的运动情况来选择.

解答 解:AB、当传送带不动时,设物体进入和飞出传送带的速度分别为v1、v2,
根据机械能守恒定律有:mgh=$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$,得v1=10m/s
物体离开B后做平抛运动,则有:h=$\frac{1}{2}$gt2,得t=1s
 v2=$\frac{x}{t}$=2m/s.
故物体飞出B点的速度为2m/s.
若传送带顺时针方向转动,传送带速度大小为v=5m/s,因为v2<v<v1,所以物体在传送带上先减速后匀速,飞出B点的速度v2′=v=5m/s
根据动能定理有:
第一次传送带对物体做的功:W1=$\frac{1}{2}m({v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2})$
第二次传送带对物体做的功:W2=$\frac{1}{2}m({v}_{2}^{′2}-{v}_{1}^{2})$
代入数据解得,两次做功大小之比为:W1:W2=32:25,故A正确,B错误.
CD、当传送带顺时针转动时,物体在传送带上先减速后匀速,飞出B点的速度v2′=v=5m/s>v2=2m/s,所以物体飞离传送带后落在地面上的P点的右边;故C错误,D正确.
故选:AD

点评 本题考查了求物块的落点位置,功之比,分析清楚物体运动过程,应用机械能守恒定律、平抛运动规律、动能定理即可正确解题.

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