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。
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(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
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(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;
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由能量守恒定律知:![]()
解得:Q=16J
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