(18分)如图所示,质量为的滑块(可视为质点)自光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度的滑下。槽的底端与水平传送带相切于左传导轮顶端的B点,A、B的高度差为
.传导轮半径很小,两个轮之间的距离为
,滑块与传送带间的动摩擦因数
.右端的轮子上沿距离地面的高度为
.(
)
(1)若槽的底端没有放滑块,传送带静止不转,滑块
滑过C点时的速度大小
;
(2)若下滑前将质量为的滑块(可视为质点)停放在槽的底端。
下滑后与
发生弹性碰撞,且碰撞后
速度方向不变,则
、
应该满足什么条件?
(3)若在(2)的前提条件下,若传送带顺时针运转,且速度为m/s。求滑块
、
落地点间的最大距离
。
(1) (2)
(3)
题目分析:(1)滑块由A点滑至B点过程,由机械能守恒定律:
解得: (2分)
滑块由B点滑至C点过程,由动能定理:
(2分)
解得: (1分)
或全过程研究: (4分), 解得:
(1分)]
(2)滑块停放在槽的底端,滑块
下滑后与
发生弹性碰撞,
由动量守恒定律: (2分)
由能量守恒定律: (2分)
解得: 、
(此结果可以不解,解错扣1分))
据题意,碰撞后的速度方向不变,即
,则:
(2分)
(3) 仅当时,滑块碰撞后的速度相差最大,经过传送带后速度相差也最大,两滑块的落点有最大距离。 (1分)
(1分)
(1分)
滑块经过传送带后做平抛运动,,解得:t=0.6s。 (1分)
由于滑块与传送带速度相同,不受摩擦力,
水平射程:
滑块与传送带间有摩擦力作用,由动能定理:
(1分)
解得: (1分)
水平射程:
滑块、
落地点间的最大距离:
(1分)