【題目】如圖所示,在水平面的上方有一固定的水平運(yùn)輸帶,在運(yùn)輸帶的左端A處用一小段光滑的圓弧與一光滑的斜面平滑銜接,該運(yùn)輸帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以恒定的向左的速度v0=2 m/s運(yùn)動(dòng).將一可以視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m=2 kg的滑塊由斜面上的O點(diǎn)無(wú)初速度釋放,其經(jīng)A點(diǎn)滑上運(yùn)輸帶,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間滑塊從運(yùn)輸帶最右端的B點(diǎn)離開(kāi),落地點(diǎn)為C.已知O點(diǎn)與A點(diǎn)的高度差為H1=1.65 m,A點(diǎn)與水平面的高度差為H2=0.8 m,落地點(diǎn)C到B點(diǎn)的水平距離為x=1.2 m,g取10 m/s2.

(1)求滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大;

(2)如果僅將O點(diǎn)與A點(diǎn)的高度差變?yōu)镠′1=0.8 m,且當(dāng)滑塊剛好運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí),撤走斜面,求滑塊落在水平面上時(shí)的速度大小;

(3)在第(2)問(wèn)情況下滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量有多少?

【答案】(1)5 m/s (2)2 m/s (3)36 J

【解析】(1)設(shè)滑塊滑至運(yùn)輸帶的右端時(shí)速度為v1,滑塊自運(yùn)輸帶右端飛出至落地的時(shí)間為t,則在水平方向上,x=v1t

在豎直方向上,H2gt2

設(shè)滑塊落地時(shí)的速度為v,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得+mgH2mv2

聯(lián)立解得v1=3 m/s,v=5 m/s.

(2)設(shè)滑塊從高H1=1.65 m處的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑到運(yùn)輸帶上,再滑到運(yùn)輸帶右端過(guò)程中,摩擦力對(duì)滑塊做功為Wf,由動(dòng)能定理得mgH1+Wf。

解得Wf=-24 J

滑塊從高H′1=0.8 m處的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑到運(yùn)輸帶上,由于mgH′1<|Wf|,在滑到運(yùn)輸帶右端前滑塊的速度就減為零,然后滑塊要向左運(yùn)動(dòng),設(shè)滑塊從高H′1=0.8 m處由靜止開(kāi)始下滑到達(dá)運(yùn)輸帶左端的速度為v′0,則mgH′1

解得v′0=4 m/s

因?yàn)関0<v′0,故滑塊在運(yùn)輸帶上向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,先加速至與運(yùn)輸帶速度相同,后勻速運(yùn)動(dòng)至運(yùn)輸帶左端做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)滑塊從運(yùn)輸帶左端拋出,落地時(shí)的速度大小為v2,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得+mgH2

解得v2=2 m/s.

(3)設(shè)滑塊與運(yùn)輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,滑塊從高H′1=0.8 m處由靜止開(kāi)始下滑,在運(yùn)輸帶上減速到零的過(guò)程中,滑塊在運(yùn)輸帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,滑塊與運(yùn)輸帶摩擦所產(chǎn)生的熱量為Q1,則有Q1=μmg(t1+v0t1)

對(duì)滑塊,由動(dòng)能定理得-μmgt1=0-

設(shè)滑塊后來(lái)又向運(yùn)輸帶左端運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,滑塊加速至v0運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,滑塊與運(yùn)輸帶摩擦所產(chǎn)生的熱量為Q2,則Q2=μmg(v0t2t2)

對(duì)滑塊,由動(dòng)能定理得μmgt2-0

則滑塊自釋放至落地全過(guò)程中滑塊與運(yùn)輸帶摩擦所產(chǎn)生的熱量Q=Q1+Q2

解得Q=36 J.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】利用半導(dǎo)體材料可以制成( 。
A.標(biāo)準(zhǔn)電阻
B.熱敏電阻
C.光敏電阻
D.溫度報(bào)警器

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】登上火星是人類的夢(mèng)想。“嫦娥之父”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露:中國(guó)計(jì)劃于2020年登陸火星地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表,火星和地球相比( )

行星

半徑/m

質(zhì)量/kg

軌道半徑/m

地球

6.4×106

6.0×1024

1.5×1011

火星

3.4×106

6.4×1023

2.3×1011

A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小

B.火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小

C.火星表面的重力加速度較大

D.火星的第一宇宙速度較大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】半圓形光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在豎直平面內(nèi),導(dǎo)軌左端通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接在電路中,如圖甲所示,電源內(nèi)阻不計(jì),導(dǎo)軌所在空間有如圖乙所示的磁場(chǎng),金屬棒電阻為R、質(zhì)量為m,其他電阻不計(jì)。整個(gè)操作過(guò)程經(jīng)歷兩個(gè)階段:開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)接位置1,金屬棒ab從導(dǎo)軌上M、P位置由靜止釋放,當(dāng)金屬棒從N、Q豎直向上飛出時(shí),開(kāi)關(guān)S改接位置2,金屬棒恰能上升到離N、Q為h的高度處;之后金屬棒又從N、Q落回導(dǎo)軌內(nèi)并恰好能回到M、P位置。重力加速度為g。下列關(guān)于金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程的描述正確的是( )

A.階段消耗的電能等于階段產(chǎn)生的電能

B.階段安培力做的功等于階段金屬棒克服安培力做的功

C.階段克服安培力做的功小于mgh

D.階段回路中產(chǎn)生的熱量小于mgh

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】電荷所受的洛倫茲力方向不一定與磁場(chǎng)方向垂直 . (判斷對(duì)錯(cuò))

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于電阻率的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是( )
A.電阻率只是一個(gè)比例常數(shù),與任何其他因素?zé)o關(guān)
B.電阻率反映材料導(dǎo)電性能的好壞,所以與材料有關(guān)
C.電阻率與導(dǎo)體的溫度有關(guān)
D.電阻率在國(guó)際單位制歐米

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,均勻帶正電圓環(huán)帶電荷量為Q,半徑為R,圓心為O,A、B、C為垂直于圓環(huán)平面的中心軸上的三個(gè)點(diǎn),且BC=2AO=2OB=2R,當(dāng)在C處放置一點(diǎn)電荷時(shí)(不影響圓環(huán)的電荷分布情況,整個(gè)裝置位于真空中),B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零,則由此可得A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為( )

A. B.

C. D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,ABD為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道,其中AB段是水平的,BD段為半徑R=0.2 m的半圓,兩段軌道相切于B點(diǎn),整個(gè)軌道處在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)大小E=5.0×103V/m。一不帶電的絕緣小球甲,以速度v0沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng),與靜止在B點(diǎn)帶正電的小球乙發(fā)生彈性碰撞。已知甲、乙兩球的質(zhì)量均為m=1.0×10-2kg,乙所帶電荷量q=2.0×10-5C,g取10 m/s2。(水平軌道足夠長(zhǎng),甲、乙兩球可視為質(zhì)點(diǎn),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)電荷轉(zhuǎn)移)

(1)甲乙兩球碰撞后,乙恰能通過(guò)軌道的最高點(diǎn)D,求乙在軌道上的首次落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離;

(2)在滿足(1)的條件下,求甲的速度v0。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.物體做曲線運(yùn)動(dòng),其速度一定改變
B.物體做曲線運(yùn)動(dòng),其加速度可能不變
C.物體在恒力作用下運(yùn)動(dòng),其速度方向一定不變
D.物體在變力作用下運(yùn)動(dòng),其速度大小一定改變

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案