题目内容

如图所示,水平传送带AB的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小。 传送带的运行速度为V0=6m/s,将质量m=1.0kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带A端,长度为L=12.0m,“9”字全高H=0.8m,“9”字上半部分圆弧半径为R=0.2m, 滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10m/s2,试求:

(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间

(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向

(3)若滑块从“9”形规道D点水平抛出后,恰好垂直撞在倾角 θ=60°的斜面上P点,求P、D两点间的竖直高度h(保留两位有效数字)

解:(1)在传送带上加速运动时,由牛顿第二定律 

  

加速到与传送带达到同速所需要的时间, 

位移 

之后滑块做匀速运动的位移

所用的时间 

  (5分)

(2)滑块由B到C的过程中动能定理 

在C点,轨道对滑块的弹力与其重力的合力为其做圆周运动提供向心力,设轨道对滑块的弹力方向竖直向下,由牛顿第二定律得,

    力方向竖直向下

由牛顿第三定律得,滑块对轨道的压力大小为N=N=90N,

 方向竖直向上                                 (6分)

(3)滑块从B到D的过程中由动能定理得

 

在P点 

 

    h=0.47m                     (6分)

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