题目内容

【题目】如图光滑水平导轨AB的左端有一压缩的弹簧,弹簧左端固定,右端前放一个质量为m=1kg的物块(可视为质点),物块与弹簧不粘连,B点与水平传送带的左端刚好平齐接触,传送带的长度BC的长为L=6m,沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s匀速转动。CD为光滑的水平轨道,C点与传送带的右端刚好平齐接触,DE是竖直放置的半径为R=0.4m的光滑半圆轨道,DE与CD相切于D点。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2。

(1)若释放弹簧,物块离开弹簧,滑上传送带刚好能到达C点,求弹簧储存的弹性势能;

(2)若释放弹簧,物块离开弹簧,滑上传送带能够通过C点,并经过圆弧轨道DE,从其最高点E飞出,最终落在CD上距D点的距离为x=1.2m处(CD长大于1.2m),求物块通过E点时受到的压力大小;

(3)满足(2)条件时,求物块通过传送带的过程中产生的热能。

【答案】(1)(2)N=12.5N(3)Q=16J

【解析】

(1)由动量定理知:

由能量守恒定律知:

解得:

(2)由平抛运动知:竖直方向:

水平方向:

在E点,由牛顿第二定律知:

解得:N=12.5N

(3)从D到E,由动能定理知:

解得:

从B到D,由动能定理知

解得:

对物块

解得:t=1s;

由能量守恒定律知:

解得:Q=16J

练习册系列答案
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【题目】有电阻的导电圆盘半径为R,其边缘用电阻不计的导电材料包裹,可绕固定点O在水平面内转动,其轴心O和边缘处电刷A均不会在转动时产生阻力,空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为E的电源、导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路,如图1所示在圆盘所在区域内充满竖直向下的匀强磁场,如图2所示只在A、O之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场,两图中磁场的磁感应强度大小均为B,且磁场区域固定。如果将开关S闭合,圆盘将会转动起来。

(1)在图1中,将开关S闭合足够长时间后,圆盘转速达到稳定。

a.从上往下看,圆盘的转动方向是顺时针还是逆时针?

b.求稳定时圆盘转动的角速度ω1的大小。

(2)在图2中,进行了两次操作:第一次,当圆盘加速到ω0时将开关断开,圆盘逐渐减速停下;第二次,当圆盘加速到2ω0时将开关断开,圆盘逐渐减速停下。已知从理论上可以证明:在圆盘减速过程中任意一个极短的时间△t内,角速度的变化量△ω=kF△t,F是该时刻圆盘在磁场区域受到的安培力的大小,k为常量。求两次操作中从开始减速到停下的过程中圆盘转过的角度之比θ1:θ2。

(3)由于图1中的磁场范围比图2中的大,所以刚闭合开关瞬时,图1中圆盘比图2中圆盘加速得快。有人认为:断开开关后,图1中圆盘也将比图2中圆盘减速得快。请分析说明这样的想法是否正确。

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