题目内容

1.如图所示,倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带,传送带正以6m/s的速度顺时针运动,一个质量为m的物体(可视为质点),从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑,物体经过A点,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,其速率都不发生变化.已知物体与传送带间的动摩擦力因数为0.5,取g=10m/s2,求:
(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要的时间;
(2)物体在传送带上向左运动的最远距离(传送带足够长)
(3)物体第一次通过传送带返回A点后,沿斜面上滑的最大高度.

分析 (1)根据牛顿第二定律求出沿斜面下滑的加速度,结合位移时间公式求出下滑到斜面底端的时间.
(2)根据牛顿第二定律求出物体在传送带上向左做匀减速运动的加速度,结合速度位移公式求出向左运动的最远距离.
(3)根据运动学规律求出物体第一次通过传送带返回A点的速度,结合速度位移公式求出沿斜面上滑的高度.

解答 解:(1)物块在斜面下滑的加速度:
a=$\frac{mgsin30°}{m}$gsin30°=10×0.5=5m/s2,
由匀变速直线运动的位移公式得:
$\frac{h}{sin30°}$=$\frac{1}{2}$at2,解得:t=1.6s;
(2)物块滑上传送带的速度:v=at=5×1.6=8m/s,
物块做匀减速直线运动,加速:a′=μg=0.5×10=5m/s2,
则匀减速直线运动到零所经历的位移:x=$\frac{{v}^{2}}{2a′}$=$\frac{{8}^{2}}{2×5}$=6.4m,
(3)物体轻轻放在传送带左端的B点先做匀加速直线运动,加速度:a1=μg=0.5×10=5m/s2,
达到传送带速度时所经历的位移:x1=$\frac{{v}_{1}^{2}}{2{a}_{1}}$=$\frac{{6}^{2}}{2×5}$=3.6m<L,
所以物体先做匀加速直线运动再做匀速直线运动.则达到A点的速度为6m/s.
根据匀变速直线运动的公式:s=$\frac{{v}^{2}}{2a}$=$\frac{{6}^{2}}{2×5}$=3.6m,
则:H=ssin30°=3.6×0.5=1.8m;
答:(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要的时间为1.6s;
(2)物体在传送带上向左运动的最远距离为6.4m;
(3)物体第一次通过传送带返回A点后,沿斜面上滑的最大高度为1.8m.

点评 本题是一道力学综合题,解决本题的关键理清物体在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解,难度中等.

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