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。
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(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,
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(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)
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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)