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如图所示,质量M=20kg的物体从光滑曲面上高度H=0.8m处释放,到达底端时水...

manfen5.com 满分网如图所示,质量M=20kg的物体从光滑曲面上高度H=0.8m处释放,到达底端时水平进入水平传送带,传送带由一电动机驱动着匀速向左转动,速率为3m/s.已知物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1. 物体冲上传送带后就移走光滑曲面.(g取10m/s2).
(1)若两皮带轮之间的距离是6m,物体将从哪一边离开传送带?
(2)若皮带轮间的距离足够大,从M滑上到离开传送带的整个过程中,由于M和传送带间的摩擦而产生了多少热量?电动机多做的总功又为多少?
(1)由机械能守恒可求得物体到达底部时的速度;由牛顿第二定律可求得物体在传送带上运动时的加速度,则可求得物体的运动情况,进而确定小球从哪一端离开; (2)摩擦力与物体和传送带之间的相对滑动位移的乘积转化为热量;由能量守恒定律可求得电动机多做的功. 【解析】 (1)物体将从传送带的右边离开. 物体从曲面上下滑时机械能守恒,有mgH=mv2; 解得物体滑到底端时的速度v==4m/s 以地面为参照系,物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为a==1m/s2; 物体从滑上传送带到相对地面速度减小到零,对地向右发生的位移为 s1==8m>6m     表面物体将从右边离开传送带. (2)以地面为参考系,若两皮带轮间的距离足够大,则物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,后向左做匀加速运动,直到速度与传送带速度相等后与传送带相对静止,从传送带左端掉下,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为a==1m/s2; 取向右为正方向,物体发生的位移为s1==3.5m; 物体运动的时间为t==7s 这段时间内皮带向左运动的位移大小为s2=vt=21m; 物体相对于传送带滑行的距离为△s=s1+s2=24.5m 物体与传送带相对滑动期间产生的热量为Q=f△s=490J; 物体的动能减小量有部分转化为了热量,其改变量△W==70J; 故电动机多做的功为490J-70J=420J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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