题目内容

【题目】如图所示,在某电视台举办的冲关游戏中,是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道。半径,是长度为的水平传送带,是长度为的水平粗糙轨道,、轨道与传送带平滑连接,参赛者抱紧滑板从处由静止下滑。参赛者和滑板可视为质点,参赛者质量,滑板质量可忽略,已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为、,取,求:

(1)参赛者运动到圆弧轨道处对轨道的压力大小;

(2)若参赛者恰好能运动至点,求传送带运转速率及方向。

【答案】(1)1200N;(2)顺时针方向,6m/s

【解析】

(1)参赛者从到的过程,由机械能守恒

解得

在点,对参赛者由牛顿第二定律得

代入数据解得

由牛顿第三定律知参赛者运动到圆弧轨道处对轨道的压力大小

(2)参赛者由到的过程,由动能定理得

解得

所以传送带运转方向为顺时针方向。

假设参赛者在传送带上时一直加速,设到达点的速度为,由动能定理得

解得

所以参赛者在传送带上先加速再匀速运动。

因此传送带速率为。

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