解题思路:(1)从B点飞出后做平抛运动,根据平抛运动的基本公式列式即可求解;
(2)先根据几何关系求出物体从传送带上落下时的速度,再由动能定理即可求解;
(3)分摩擦力方向始终向上和向下两种情况,根据动能定理列式求出速度,从而判断摩擦力的方向,再根据牛顿第二定律列式求解.
(1)设水平抛出物体的初速度v0,经时间t落入传送带上时,竖直分速度为vy,竖直方向:
h-x0sinθ=[1/2]gt2
vy=gt
tanθ=
vy
v0
水平方向距离 x=v0t
∴x=1.2m
(2)由(1)中得 sinθ=
vy
v
所以物体从传送带上落下时 v=5m/s
则物体甲到B端的速度为v=5m/s,则恰能水平落到水平台的D端
由动能定理得:-mg x0sinθ-μ1mgcosθx0=[1/2]mv2-[1/2]mv012
解得:v01=17m/s
(3)若传送带对物体的摩擦力方向始终向下,设物体到B端速度v1
由动能定理得:-mg x0sinθ-μ2mgcosθx0=[1/2]mv12-[1/2]mv022
v1无解
若传送带对物体的摩擦力方向始终向上,设物体到B端速度v2
由动能定理得:-mgx0sinθ+μ2mgcosθx0=[1/2]mv22-[1/2]mv022
所以 v2=
97m/s>5m/s
故只能是摩擦力方向先向下后向上
当摩擦力方向向下时,由牛顿第二定律得
mgsinθ+μ2mgcosθ=ma1
所以 a1=10.8m/s2
当摩擦力方向向上时,由牛顿第二定律得
mgsinθ-μ2mgcosθ=ma2
所以a2=1.2m/s2
设传送带速度为v′,则有
v′2−v022
−2a1+
v2−v′2
−2a2=x0
解得:v′=2
10m/s
答:(1)D、B的水平距离为1.2m;
(2)若传送带以5m/s的速度逆时针匀速运行,某物体甲与传送带间动摩擦因数μ1=0.9,自A点沿传送带方向以某一初速度冲上传送带时,恰能水平落到水平台的D端,求物体甲的最大初速度v01为17m/s;
(3)若传送带逆时针匀速运行,某物体乙与传送带间动摩擦因数μ2=0.6,自A点以vo2=11m/s的初速度沿传送带方向冲上传送带时,恰能水平落到水平台的D端,求传送带的速度v′为 2
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 本题主要考查牛顿第二定律和功能关系的直接应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况和运动情况,选择合适的公式求解,难度适中.