如图所示,一质量为m=2kg的滑块从半径为R=0.2m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下,A点和圆弧对应的圆心O

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  • 解题思路:(1)滑块从A运动到B的过程中,只有重力做功,根据机械能守恒定律求出滑块到达底端B时的速度;

    (2)滑块滑上传送带后向右做匀加速运动,滑块在从A到C整个运动过程中,由动能定理即可求出动摩擦因数;

    (3)根据运动学公式求出滑块从B到C的运动时间,即可求出此时间内传送带的位移,得到滑块与传送带的相对位移,摩擦而产生的热量Q等于滑动摩擦力与相对位移大小的乘积.

    (1)设滑块到达底端B时的速度大小为vB,由题意知,滑块在从A运动到B的过程中机械能守恒,则有mgR=

    1

    2m

    v2B,

    带入数据可解得vB=

    2gR=2m/s;

    (2)由动能定理得 μmgL=

    1

    2m

    v20−

    1

    2m

    v2B,

    代入数据有μ=0.3;

    (3)滑块在传送带上滑动的加速度大小为a=μg=3m/s2,所以滑块从B滑到C所用的时间为t=

    v0−vB

    a=

    4−2

    3=

    2

    3s,

    在此过程中传送带走的距离为x=v0t=4×

    2

    3=

    8

    3m,

    则滑块与传送带的相对距离大小为△x=x−L=

    8

    3−2=

    2

    3m,

    所以Q=μmg△x=4J;

    答:(1)滑块到达底端B时的速度大小为2m/s;

    (2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ为0.3;

    (3)此过程中,由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q为4J.

    点评:

    本题考点: 向心力;动能定理的应用;功能关系.

    考点点评: 本题是机械能守恒定律、向心力、牛顿第二定律、运动学公式的综合应用,容易出错的地方是:Q=μmgL,应掌握根据相对位移求解摩擦生热的方法.

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