题目内容

【题目】下图是某传送装置的示意图。其中PQ为水平的传送带,传送带长度L=6m,与水平地面的高度为H=5m。MN是光滑的曲面,曲面与传送带相切于N点,现在有一滑块质量为m=3kg从离N点高为h=5m处静止释放,滑块与传送带间的摩擦系数为μ=0.3.重力加速度为g=10m/s2。

(1)滑块以多大的速度进入传送带?

(2)若传送带顺时针转动,请求出滑块与传送带摩擦产生的热量Q与传送带的速度v的大小关系,并作出Q与v的图象。

(3)若传送带逆时针转动,请求出物体从Q点抛出后距Q点的水平的距离与传送带的速度的关系。(认为滑块以水平速度离开传送带)

【答案】(1)10m/s;

(2)Q=54+6v,

(3)①传送带速度,水平位移②若传送带速度,水平距离③传送带速度,水平距离

【解析】

试题分析:(1)滑块从高h处静止释放,滑到传送带的过程,根据动能定理有(2分)

解得速度(1分)

(2)滑块到达传送带时速度水平向左,而传送带速度水平向右,所以滑块做匀减速运动

加速度传送带长度为,当物块滑到到传送带最左端时,根据匀变速直线运动有求得速度运动时间

设传送带速度为,则传送带向右的位移为

摩擦生热 (2分)

图像如图(1分)

(3)若传送带速度大于,物块在传送带上加速,若一直加速可达到最大速度解得

①若传送带速度,物块将以从Q端水平抛出,平抛运动时间,水平距离(2分)

②若传送带速度,物块将加速到传送带速度后匀速,最终以从Q端抛出,水平距离(1分)

若传送带速度小于,物块在传送带上匀减速。若一直匀减速可减到最小速度

③如传送带速度,物块将以从Q端离开平抛。水平位移(2分)

④如传送带速度,物块匀减速到等于传送带速度最终以速度从Q端抛出,水平距离(1分)

综上①传送带速度,水平位移②若传送带速度,水平距离③传送带速度,水平距离(2分)

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