一光滑曲面的末端与一长L=1m的水平传送带相切,传送带离地面的高度h=1.25m,传送带的滑动摩擦因数μ=0.1,地面上

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  • 解题思路:(1)小物体从传送带滑出时做平抛运动,恰好由A点落入洞中,已经知道做平抛运动的水平和竖直位移,可根据平抛运动的规律求出初速度,刚到达传送带上时小物体的速度恰好和传送带相同,说明它们无相对运动,一起以相同的速度做匀速运动直到抛出,所以传送带的运动速度等于刚抛出时的速度;

    小物体从初始位置刚滑到传送带上的过程中只有重力做功,可以用动能定理求出小物体下落的高度,加上h,就是H的大小;

    (2)小物体从传送带滑出时做平抛运动,若要使小物体恰好由B点落入洞中,则要求它的水平位移为s+D,竖直位移为h,根据平抛运动的规律求出抛出时的初速度,再根据动能定理即可解得H′.

    (1)小物体做平抛运动有:h=

    1

    2gt2

    所以,v=

    s

    t=

    g

    2hs=

    10

    2×1.25×1m/s=2m/s

    由机械能守恒定律有 mg(H−h)=

    1

    2mv2

    所以,H=h+

    v2

    2g=(1.25+

    22

    2×10)m=1.45m

    (2)设此时平抛运动的初速为v′,则有:S+D=v′t

    所以 v′=

    g

    2h(S+D)=

    10

    2×1.25×(1+0.5)m/s=3m/s

    由动能定律有:mg(H′−h)−μmghL=

    1

    2mv′2

    H′=h+μL+

    v′2

    2g=1.25+0.1×1+

    32

    2×10m=1.8m

    答:

    (1)传送带的运动速度v为2m/s;H的大小为1.45m;

    (2)若要使小物体恰好由B点落入洞中,小物体在曲面上由静止开始释放的位置距离地面的高度H′应该是1.8m.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 本题是平抛运动的基本规律和动能定理应用相结合的题型,其中还涉及到物体与传送带的相对运动,关键要正确分析物体的运动情况,把握每个过程的物理规律.

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