如图所示,水平传送带以一定速度匀速运动,将质量m=1kg的小物块轻轻放在传送带上的P点,物块运动到A点后被水平抛出,小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑.B、C为圆弧上的两点,其连线水平,已知圆弧对应圆心角,A点距水平面的高度h=0.8m.小物块到达C点时的速度大小与B点相等,并沿固定斜面向上滑动,小物块从C点到第二次经过D点的时间间隔为0.8s,已知小物块与斜面间的动摩擦因数
,重力加速度g取10 m/s2,取
,cos53°=0.6,求:
(1)小物块从A到B的运动时间;
(2)小物块离开A点时的水平速度大小;
(3)斜面上C、D点间的距离.
(1)s (2)
m/s(3)斜面上C、D点间的距离
m
题目分析:(1)A到B做平抛运动,利用平抛运动规律求出时间。
(2)利用平抛运动规律,在B点对速度进行正交分解,得到水平速度和竖直方向速度的关系,而竖直方向速度 ,显然易求,则水平速度
可解.
(3)物块在轨道上上滑属于刹车问题,要求出上滑的加速度、所需的时间;再求出下滑加速度、距离,利用匀变速直线运动规律公式求出位移差.
解:(1)A到B做平抛运动
故s
(2)物块在B点的竖直分速度m/s
故小物块离开A点时的水平速度大小m/s
(3)m/s
由几何关系可知,斜面的倾角
沿斜面上滑的过程: 解得
m/s2
从C点上滑至最高点的时间s
上滑的最大距离m
沿斜面下滑的过程: 解得
m/s2
从最高点下滑至D点的时间s
从最高点下滑至D点的位移大小m
所以斜面上C、D点间的距离m
点评:本题是一个单物体多过程的力学综合题,把复杂的过程分解成几个分过程是基本思路.