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| 动能定理解决多过程问题题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第七章 机械能守恒定律
7.7 动能和动能定理
动能定理解决多过程问题
某兴趣小组设计了一传送装置,其竖直截面如图所示。$AB$是倾角为$30^\circ $的斜轨道,$BC$是以恒定速率$v_{0}$顺时针转动的水平传送带,紧靠$C$端有半径为$R$、质量为$M$置于光滑水平面上的可动半圆弧轨道,水平面和传送带$BC$处于同一高度,各连接处平滑过渡。现有一质量为$m$的物块,从轨道$AB$上与$B$相距$L$的$P$点由静止下滑,经传送带末端$C$点滑入圆弧轨道。物块与传送带间的动摩擦因数为$\mu $,其余接触面均光滑。已知$R=0.36\;\rm m$,$L=1.6\;\rm m$,$v_{0}=5\;\rm m/s$,$m=0.2\;\rm kg$,$M=1.8\;\rm kg$,$\mu =0.25$。不计空气阻力,物块可视为质点,传送带足够长。求物块
滑到$B$点处的速度大小;
$4\\;\\rm m/s$
"]]滑块从$P$点到$B$点由动能定理$mgL\sin 30{^\circ}=\dfrac{1}{2}mv^{2}$
解得到达$B$点的速度$v=4\;\rm m/s$
从$B$点运动到$C$点过程中摩擦力对其做的功;
$0.9\\;\\rm J$
"]]物块滑上传送带后做加速运动直到与传送带共速,摩擦力对其做的功$W_{f}=\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}-\dfrac{1}{2}mv^{2}= 0.9\;\rm \text{J}$
在传送带上滑动过程中产生的滑痕长度;
$0.2m$
"]]物块在传送带上加速运动的加速度为$a=\mu g=2.5\;\rm m/s^{2}$
加速到共速时用时间$t=\dfrac{v_{0}-v}{a}=\dfrac{5-4}{2.5}\;\rm \text{s}=0.4\;\rm \text{s}$
在传送带上滑动过程中产生的滑痕长度$\Delta x=v_{0}t-\dfrac{v_{0}+v}{2}t=0.2\;\rm \text{m}$
即将离开圆弧轨道最高点的瞬间,受到轨道的压力大小。
$3\\;\\rm N$
"]]从滑块开始进入圆弧槽到到达圆弧槽最高点由水平方向动量守恒和能量关系可知$mv_{0}=mv_{1}+Mv_{2}$,$\dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}=\dfrac{1}{2}mv_{1}^{2}+ \dfrac{1}{2}Mv_{2}^{2}+2mgR$
联立解得$v_{1}=-2.2\;\rm m/s$,$v_{2}=0.8\;\rm m/s$
(另一组$v_{1}=3.2\;\rm m/s$,$v_{2}=0.2\;\rm m/s$,因不合实际舍掉)
对滑块在最高点时由牛顿第二定律$F+mg=m\dfrac{{(v_{2}-v_{1})}^{2}}{R}$
解得$F=3\;\rm N$
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