问题 问答题

如图AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道,高度为h,末端B处的切线方向水平,一个质量为m的小物块P从轨道顶端A处静止释放,滑到B端后飞出,落到地面上的点C,已知它落地相对于点B的水平位移

.
OC
=l.现在轨道下方紧贴点B安装一水平传送带,传送带的右端与B间的距离为
l
2
,当传送带静止时让物体P再次从点A由静止释放,它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出,仍然落在地面的点C.取g=10m/s2

(1)求物体P滑至B点时的速度大小;

(2)求物体P与传送带之间的动摩擦因数;

(3)若皮带轮缘以

gh
的线速度顺时针匀速转动,求物体落点D到O点的距离.

答案

(1)根据机械能守恒定律有:

1
2
m
v20
=mgh

解得:v0=

2gh

(2)在两种情况下物体P在空中的运动时间相同,位移分别为:x0=l,x1=

l
2

v1=

v0
2
=
gh
2

根据动能定理有-μmg

l
2
=
1
2
m
v21
-
1
2
m
v20

μ=

3h
2l

(3)B点速度大于传送带速度,所以物体先做匀减速运动,当速度减为

gh
时做匀速运动,接着以
gh
的初速度平抛,设落地点为D:

x=

gh
t

由第(2)问知

gh
2
•t=
l
2

由以上两式联立解得x=

2
2
l

.
OD
=x+
l
2
=
2
+1
2
l

答:(1)物体P滑至B点时的速度大小为

2gh

(2)物体P与传送带之间的动摩擦因数为

3h
2l

(3)若皮带轮缘以

gh
的线速度顺时针匀速转动,物体落点D到O点的距离为
2
+1
2
l

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