如图所示传送带A、B之间的距离为L=5.25m,与水平面间夹角θ=30°,传送带沿顺时针方向转动,速度恒为v=7.

如图所示传送带A、B之间的距离为L=5.25m,与水平面间夹角θ=30°,传送带沿顺时针方向转动,速度恒为v=7.5m/s,在上端A点无初速放置一个质量为m=1kg、大小可视为质点的金属块,它与传送带的动摩擦因数为μ=32,金属块滑离传送带后,沿着弯道滑下进入半径为R=1m的光滑半圆轨道做圆周运动,刚好能通过最高点E,D为半圆轨道的最低点且垂直于水平面.已知B、D两点的竖直高度差为h=0.5m(取g=10m╱s2),求:(1)金属块从A运动到B经历的时间;(2)金属块经过半圆轨道的D点时对轨道的压力;(3)金属块在BCD弯道上克服摩擦力做的功.
2026年09月19日 00:09
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网友(1):

(1)物体速度到达v的运动过程中由牛顿第二定律可知
mgsinθ+μmgcosθ=ma
a=gsinθ+μgcosθ=12.5m/s2
需要时间为t1

v
a
7.5
12.5
s=0.6s
通过的位移为x1
1
2
at
1
2
×12.5×0.62m=2.25m
<L
因为mgsinθ<μmgcosθ,物体将匀速运动,匀速运动时间为t2
L?x1
v
5.25?2.25
7.5
s=0.4s

在传送带上运动的总时间为t=t1+t2=0.6+0.4s=1s;
(2)物体刚好通过E点,则mg=m
v
R

物体从D到E过程中由动能定理可知?mg?2R=m
v
R
?m
v
R

在D 点由牛顿第二定律可知F-mg=m
v
R

联立解得F=60N
由牛顿第三定律可知对轨道压力为60N
(3)在BCD过程中有动能定理可得
mgh-Wf=
1
2
mv
?
1
2
mv2

代入数据解得Wf=8.125J
答:(1)金属块从A运动到B经历的时间为1s;
(2)金属块经过半圆轨道的D点时对轨道的压力为60N;
(3)金属块在BCD弯道上克服摩擦力做的功为8.125J.