试题与答案

如图所示,固定的光滑圆弧轨道ABC的半径为0.8m,A点与圆心O在同一水平线上,

题型:问答题

题目:

如图所示,固定的光滑圆弧轨道ABC的半径为0.8m,A点与圆心O在同一水平线上,圆弧轨道底端B点与圆心在同一竖直线上.C点离B点的竖直高度为0.2m,物块从轨道上的A点由静止释放,滑过B点后进入足够长的水平传送带,传送带由电动机驱动按图示方向运转,不计物块通过轨道与传送带交接处的动能损失,物块与传送带间的动摩擦因数为0.1,g取10m/s2

(1)求物块从A点下滑到B点时速度的大小;

(2)若物块从A点下滑到传送带上后,又恰能返回到C点,求物块在传送带上第一次往返所用的时间.

答案:

(1)由机械能守恒定律得mgr=

1
2
mvB2

解得vB=

2gr
=4m/s;

(2)物块先在传送带上做匀减速直线运动,运动时间为t1=

0-vB
a
=
0-4
-1
=4s

通过的位移为x1=

0-
v2B
2a
=
0-42
-2×1
=8m;

物块再在传送带上做匀加速直线运动,其末速度由mgh=

1
2
mv12

解得v1=

2gh
=2m/s

则匀加速直线运动的时间为t2=

v1-0
a
=
0-2
1
=2s

通过的位移为x2=

v21
2a
=
22
2×1
=2m

然后再做匀速运动,通过的位移为x3=x1-x2=8-2=6m

匀速运动的时间为t3=

x3
v1
=
6
2
=3s

所以物块在传送带上第一次往返所用的时间为t=t1+t2+t3=4+2+3=9s

答:(1)物块从A点下滑到B点时速度的大小为4m/s;

(2)物块在传送带上第一次往返所用的时间为9s.

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