如图,有一半径为R=0.3m的光滑半圆形细管AB,将其固定在竖直墙面并使B端切线水平.一个可视为质点的质量为0.5Kg的
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解题思路:(1)物体从A运动到B的过程中,只有重力做功,机械能守恒,已知高度为2R,物体在B点的速度,根据机械能守恒定律求出物体在A点时的速度.在A点,由重力和轨道的弹力的合力提供物体的向心力,由牛顿运动定律求解物体对轨道的压力.

(2)物体从B点滑出后做平抛运动,滑上传送带时,速度沿传送带方向,与水平方向的夹角等于θ,作出速度分解图,求出物体落到传送带顶端C时的速度大小.由于传送带顺时针匀速转动,物体滑上传送带后,受到的滑动摩擦力沿斜面向上,由于μmgcosθ<mgsinθ,物体向下做匀加速运动,根据牛顿第二定律求出加速度,由位移公式求出物体从C到底端的时间,并求解传送带相对于地运动的位移.物体摩擦而产生的热量Q=f•△x,物体与传送带相对位移△x是物体对地位移与传送带对地位移之和.

(1)物体从A到B过程,根据机械能守恒定律得

mg•2R=

1

2m

v2B−

1

2m

v2A

得:vA=2m/s

设物体在A点所受轨道作用力为FA

则由mg+FA=m

v2A

R,可得:FA=

5

3N=1.67N;

由牛顿第三定律得:物体在A点时对轨道的压力大小为1.67N,方向为:竖直向上

(2)物体落到传送带顶端C时的速度大小为:

vC=

vB

cosθ=5m/s

传送带顺时针匀速转动时,对物体施加的摩擦力沿传送带表面向上

则由牛顿第二定律得

mg(sinθ-μcosθ)=ma,

可得物体匀加速运动的加速度大小为:a=2m/s2

由L=vCt+

1

2a1t2,得物体从C到底端的时间:t=0.5s

在此过程中,传送带相对地位移大小为s=v1t

由于摩擦而产生的热量为Q=f•(L+s)=μmgcosθ•(L+v1t)=8J

答:(1)物体在A点时的速度大小是2m/s,对轨道的压力大小为1.67N,方向为竖直向上;

(2)若传送带以V1=2.5m/s顺时针匀速转动,求物体从C到底端的过程中,由于摩擦而产生的热量Q=8J.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;牛顿第三定律;能量守恒定律.

考点点评: 本题文字较多,题目较长,但物理情景比较简单,按程序法进行分析,可以正确解答.对于摩擦生热要注意:热量等于摩擦力大小与相对位移大小的乘积.

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