题目内容
(10分)电动机带动滚轮匀速转动,在滚轮的作用下,将金属杆从最底端A送往倾角θ=30°的足够长斜面上部.滚轮中心B与斜面底部A的距离为L=6.5m,当金属杆的下端运动到B处时,滚轮提起,与杆脱离接触。杆由于自身重力作用最终会返回斜面底部,与挡板相撞后,立即静止不动。此时滚轮再次压紧杆,又将金属杆从最底端送往斜面上部,如此周而复始。已知滚轮边缘线速度恒为v=4m/s,滚轮对杆的正压力FN=2×104N,滚轮与杆间的动摩擦因数为μ=0.35,杆的质量为m=1×103Kg,不计杆与斜面间的摩擦,取g=10m/s2 。求:
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(1)在滚轮的作用下,杆加速上升的加速度;
(2)杆与滚轮脱离时杆的速度;
(3)每个周期中电动机对金属杆所做的功。
解析:
(1)f=μN=7×103N a=f-
=2m/s2
(2) v=at0 t0=2s S=
at2=4m
∵s<L ∴金属杆先匀加速4米,后匀速2.5米
杆与滚轮脱离时杆的速度为滚轮边缘线速度v=4m/s
(3)W1-mgsinθs=
mv2 W1=2.8×104J
W2- mgsinθs’=0 W2=1.25×104J
∴W= W1+W2 =4.05×104J
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