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小物品,经过一段时间物品被拉到离地高为H=1.8 m的平台上,如图所示。已知物品与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)物品达到与传送带相同速率所用的时间;
(2)物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少?
(3)若在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,则物品还需多少时间才能到达平台? 解析:(1)物品在达到与传送带速度v=4 m/s相等前,有: F+μmgcos 37°-mgsin 37°=ma1 解得:a1=8 m/s2 由v=a1t1, v
得t1==0.5 s
a1
1
位移为:x1=a1t12=1 m。
2
(2)达共速后,有:F-μmgcos 37°-mgsin 37°=ma2 解得a2=0,即滑块匀速上滑,位移为: Hx2=-x=2 m
sin 37°1
x2
则匀速运动的时间为t2=v=0.5 s 总时间为:t=t1+t2=1 s
即物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是1 s。
(3)在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,根据牛顿第二定律,有μmgcos 37°-mgsin 37°=ma3
解得:a3=-2 m/s2
v2
假设物品向上匀减速到速度为零时,通过的位移为x=-=4 m
2a3由此知物品速度减为零之前已经到达平台; 1
由x2=vt3+a3t32
21
即2=4t3-×2t32
2
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解得:t3=(2-2)s(另一解不合题意,舍去) 即物品还需(2-2)s到达平台。 答案:(1)0.5 s (2)1 s (3)(2-2)s
11.(2017·淮北一模)如图所示,ABCD是一个光滑的过山车轨道模型,现对静止在A处的滑块施加一个水平向右的推力F,使它从A点开始做匀加速直线运动,当它水
平滑行2.5 m时到达B点,此时撤去推力F、滑块滑入半径为0.5 m且内壁光滑的竖直固定圆轨道,并恰好通过最高点C,当滑块滑过水平BD部分后,又滑上静止在D处,且与ABD等高的长木板上,已知滑块与长木板的质量分别为0.2 kg、0.1 kg,滑块与长木板、2
长木板与水平地面间的动摩擦因数分别为0.3、,它们之间的最大静摩擦力均等于各自滑
15动摩擦力,取g=10 m/s2,求:
(1)水平推力F的大小;
(2)滑块到达D点的速度为多少?
(3)木板至少为多长时,滑块才能不从木板上掉下来?在该情况下,木板在水平地面上最终滑行的总位移为多少?
vC2
解析:(1)由于滑块恰好过C点,则有:m1g=m1R, 1
从A到C由动能定理得:Fx-m1g·2R=m1vC2-0,
2代入数据联立解得:F=1 N。
1
(2)从A到D由动能定理得:Fx=m1vD2,
2代入数据解得:vD=5 m/s。
(3)滑块滑到木板上时,对滑块:μ1m1g=m1a1, 解得:a1=μ1g=3 m/s2,
对木板有:μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a2, 代入数据解得:a2=2 m/s2,
滑块恰好不从木板上滑下,此时滑块滑到木板的右端时恰好与木板速度相同,有: v共=vD-a1t,
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v共=a2t,
代入数据解得:t=1 s,
1
此时滑块的位移为:x1=vDt-a1t2,
21
木板的位移为:x2=a2t2,
2L=x1-x2,
代入数据解得:L=2.5 m,v共=2 m/s,x2=1 m, 达到共同速度后木板又滑行x′,则有:v共2=2μ2gx′, 代入数据解得:x′=1.5 m,
木板在水平地面上最终滑行的总位移为: x=x2+x′=2.5 m。
答案:(1)1 N (2)5 m/s (3)2.5 m 2.5 m
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