如图,水平放置的传送带左侧放置一个半径为R的圆弧光滑轨道,底端与传送带相切。传送带长也为R。传送带右端接光滑的水平面,水平面上静止放置一质量为3m的小物块B。一质量为m的小物块A从圆弧轨道顶端由静止释放,经过传送带后与B发生碰撞,碰后A以碰前速率的一半反弹。A与B碰撞后马上撤去圆弧轨道。已知物块A与传送带的动摩擦因数为μ=0.5,取重力加速度为g,传送带逆时针运动的速度的取值范围为
.求:
(1).物块A滑至圆弧底端P处时对圆弧轨道的压力
(2)求物块A与B碰撞后B的速度.
(3)讨论传送带速度取不同值时,物块A、B碰撞后传送带对物块A做功的大小
(1)3mg(2)(3)
题目分析:(1)A下滑,根据动能定理有: 1分
所以: 1分
对A,在 P点,由牛顿第二定律可得: 1分
所以: 1分
又由牛顿第三定律可得:,方向竖直向上 1分
.A从传送带左端滑至右端,根据动能定理有:
解得: 2分
A与B发生碰撞,由动量守恒定律有: 1分
由题意知: 1分
解得B碰后的速度大小为:
方向水平向右 1分
(3)A碰后从传送带右端往左运动,传送带速度为有:
①若传送带速度为,物块A匀速运动,传送带对物块做功为W=0 (2分)
②当传送带的速度为时,物块A滑上传送带后加速,物块能一直加速,则物块最终的速度为
,根据动能定理有:
解得: 2分
故当传送带的速度时,物块一直加速度,不会有共速,摩擦力一直存在,则传送带摩擦力做的功为:
2分
③若传送带的速度时,物块A先加速,后与传送带达到共同速度,即A的末速度为传送带的速度
,由动能定理得:
即:(
) 2分
综上所述,A碰后,传送带对物块A做的功为:
(综述部分不作给分要求)