Question

(12分)如圖所示，一質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊輕輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的A點(diǎn)，隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，小物塊從C點(diǎn)沿圓弧切線進(jìn)入豎直光滑的半圓軌道恰能做圓周運(yùn)動(dòng)，已知圓弧半徑R＝0.9 m，軌道最低點(diǎn)為D，D點(diǎn)距水平面的高度h＝0.8 m．小物塊離開(kāi)D點(diǎn)后恰好垂直碰擊放在水平面上E點(diǎn)的固定傾斜擋板，已知小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，傳送帶以5 m/s恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，g＝10 m/s2.求：

(1)傳送帶AB兩端的距離；

(2)小物塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力的大��；

(3)傾斜擋板與水平面間的夾角θ的正切值．

Answer 1

(1) sAB＝1.5 m；(2) 60 N；(3) tanθ＝

【解析】

試題分析：(1)對(duì)小物塊，在C點(diǎn)沿圓弧切線進(jìn)入豎直光滑的半圓軌道恰能做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得： (1分)

則v1＝＝3 m/s<5 m/s (1分)

即小物塊在傳送帶上一直加速，由A到B有a＝＝μg＝3 m/s2 (1分)

所以v＝2asAB，代入數(shù)值得sAB＝1.5 m (1分)

(2)小物塊從C到D，由動(dòng)能定理知 (2分)

由牛頓第二定律知在D點(diǎn)有 (1分)

聯(lián)立并代入數(shù)值得FN＝60 N (1分)

由牛頓第三定律得小物塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為60 N (1分)

(3)小物塊離開(kāi)D點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，h＝gt2 (1分)

將小物塊在E點(diǎn)的速度進(jìn)行分解得tanθ＝ (1分)

聯(lián)立并代入數(shù)值得tanθ＝ (1分)

考點(diǎn)：牛頓第二定律、圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)