题目内容

如图，设AB段是距水平传送带装置高为H=1.25m的光滑斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=5m，与货物包的摩擦系数为μ=0.4，顺时针转动的速度为v=3m/s．设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失．小物块随传送带运动到C点后水平抛出，恰好无碰撞的沿圆弧切线从D点进入竖直光滑圆孤轨道下滑．D、E为圆弧的两端点，其连线水平．已知圆弧半径R2=1.0m圆弧对应圆心角θ=106°，O为轨道的最低点．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）试求：
（1）小物块在B点的速度
（2）小物块在水平传送带BC上的运动时间．
（3）小物块经过O点时对轨道的压力．

（1）、小物块由A运动B，机械能守恒定律得：
mgH=
1
2
mvB2
解得：vB=
2gh
=5m/s．
（2）、小物块到达B的速度为5m/s，传送带的速度为2m/s，所以物块在传送带上先减速后匀速，设匀减速运动的加速度为a，减速运动的时间为t1，匀速运动的时间为t2，
由牛顿第二定律，得
μmg=ma
解得：a=μg=4m/s2．
匀加速运动过程有v=vB-at1，
得：t1=
vB-v
2
=
5-3
4
=0.5s
则此过程的位移L1为：L1=
vB+v
2
t1=
5+3
2
×0.5=2m
匀速运动的时间t2为：t2=
L-L1
v
=
5-2
3
=1s
则小物块在水平传送带BC上的运动时间t=t1+t2=0.5+1=1.5s
（3）、小物块从C到D做平抛运动，在D点有：vy=vtan
θ
2
=4m/s
小物块在D点的速度大小为：vD=
v2C
+
v2y
=5m/s
对小物块从D点到O点重力势能转化为动能，由动能定理，得：
mgR(1-cos
θ
2
)=
1
2
m
v2
-
1
2
m
v2D

在O点对小物块受力分析，设受到的支持力为FN，由牛顿第二定律，得：
FN-mg=m
v2
R

联立以上两式解得：FN=43N
由牛顿第三定律知对轨道的压力为：FN′=43N
答：（1）小物块在B点的速度为5m/s．
（2）小物块在水平传送带BC上的运动时间为1.5s．
（3）小物块经过O点时对轨道的压力为43N．
练习册系列答案
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某同学玩“弹珠游戏”装置如图所示，S形管道BC由两个半径为R的
1
4
圆形管道拼接而成，管道内直径略大于小球直径，且远小于R，忽略一切摩擦，用质量为m的小球将弹簧压缩到A位置，由静止释放，小球到达管道最高点C时对管道恰好无作用力，求：
（1）小球到达最高点C的速度大小；
（2）若改用同样大小质量为2m的小球做游戏，其它条件不变，求小球能到达的最大高度；
（3）若改用同样大小质量为
m
4
的小球做游戏，其它条件不变，求小球落地点到B点的距离．
某水上游乐场举办了一场趣味水上比赛．如图所示，质量m=50kg的参赛者（可视为质点），在河岸上A点紧握一根长L=5.0m的不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在距离水面高H=10.0m的O点，此时轻绳与竖直方向的夹角为θ=37°，C点是位于O点正下方水面上的一点，距离C点x=4.8m处的D点固定着一只救生圈，O、A、C、D各点均在同一竖直面内．若参赛者抓紧绳端点，从台阶上A点沿垂直于轻绳斜向下以一定的初速度跃出，当摆到O点正下方的B点时松开手，此后恰能落在救生圈内．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，
12.96
=3.6，g=10m/s2）
（1）求参赛者经过B点时速度的大小v；
（2）参赛者从台阶上A点跃出时的动能Ek为多大？
（3）沿竖直方向适当调节绳端O点的高度（仍在A点上方），参赛者从A点拉直并抓紧轻绳，由静止开始摆下，经O点正下方松开绳，此后也恰能落在救生圈内．试求参赛者松开绳时距水面的高度h．
物体在下列运动中，机械能守恒的是（　　）
A．自由落体运动
B．在斜面上匀速下滑
C．竖直方向的匀速直线运动
D．水平方向的匀加速直线运动
如图所示，质量为m的小球自由下落高度为R后沿竖直平面内的轨道ABC运动．AB是半径为R的1/4粗糙圆弧，BC是直径为R的光滑半圆弧，小球运动到C时对轨道的压力恰为零．B是轨道最低点．求：
（1）小球在AB弧上运动时，摩擦力对小球做的功．
（2）小球经B点前、后瞬间对轨道的压力之比．
（3）小球离开C点后竖直下落多少高度才能撞上圆轨道？
如图所示，半径为1m的半圆柱体固定在水平面上，小球A和B通过轻绳相连，静止在光滑的圆柱面上，与竖直方向的夹角分别为37°和53°．OO’右侧有一特殊区域，可以对A球施加竖直恒力作用，而对B没有力的作用．某时刻小球受到干扰失去平衡，从静止开始运动，A沿圆柱面向上，B沿圆柱面向下，当A球刚进入特殊区域时剪断轻绳，恰能离开圆柱面落到水平面上．已知A球的质量为1Kg，sin37°=0.6，cossin37°=0.8，重力加速度g=10m/s2．求
（1）B球质量
（2）A球进入特殊区域前瞬间圆柱体对它的支持力
（3）A球落地点与O点的距离．
如图所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧一端固定，另一自由端恰好与水平线AB齐平，静止放于光滑斜面上，一长为L的轻质细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，将细线拉至水平，此时小球在位置C，由静止释放小球，小球到达最低点D时，细绳刚好被拉断，D点到AB的距离为h，之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩，弹簧的最大压缩量为x，重力加速度为g．求：
（1）细绳所能承受的最大拉力；
（2）斜面的倾角θ的正切值；
（3）弹簧所获得的最大弹性势能．
质量为0.5kg的小球，在外力的作用下沿着如图所示的路径从A点运动到B点，A、B之间的高度差为1m，g取10m/s2，下列说法中正确的是（　　）
A．重力做了5J的正功
B．小球的重力势能减少了5J
C．小球的重力势能增加了5J
D．小球的重力势能增加量大于5J
如图所示，位于竖直平面上的
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圆弧光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，圆弧轨道上端A距地面高度为H，质量为m的小球从A静止释放，最后落在地面C点处，不计空气阻力．求：
（1）小球刚运动到B点时，对轨道的压力多大？?
（2）小球落地点C与B的水平距离S为多少？?

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