- 机械能
- 共123题
质量为M、长为L的长木板,放置在光滑的水平面上,长木板最右端放置一质量为m的小物块,如图8-1所示.现在长木板右端加一水平恒力F,使长木板从小物块底下抽出,小物块与长木板摩擦因数为μ,求把长木板抽出来所做的功.
正确答案
由F=ma得m与M的各自对地的加速度分别为
设抽出木板所用的时间为t,则m与M在时间t内的位移分别为
所以把长木板从小物块底下抽出来所做的功为
如图所示,无动力传送带水平放置,传送带的质量M=5kg,长L=5m,轮与轴间的摩擦及轮的质量均不计.质量为m=2kg的工件从光滑弧面上高为h=0.45m的a点由静止开始下滑,到b点又滑上静止的传送带,工件与皮带之间的动摩擦因数,求:
⑴工件离开传送带时的速度;
⑵工件在传送带上运动的时间;
⑶系统损失的机械能.
正确答案
(1)工件离开传送带时的速度为1m/s
(2)工件在传送带上运动的时间
(3)系统损失的机械能等于滑动摩擦力跟工件与传送带间的相对位移的乘积,即
⑴设工件从弧面上下滑到b点时速度为,由机械能守恒定律得
①
假设工件到达传送带c端前已经与传送带速度相等,设为,由于轮的质量及轮与轴间的摩擦不计,传送带可简化为放在光滑水平地面上的长木板,工件和传送带水平方向不受外力,动量守恒,有
②
在此期间,工件匀减速滑动的加速度为 ③
工件的位移 ④
联立①②③④解得,假设成立,即工件在到达传送带左端c之前已经与传送带速度相等,之后与传送带以速度
一起做匀速运动,即工件离开传送带时的速度为1m/s ⑤
⑵工件在传送带上匀减速运动的时间 ⑥
与传送带一起匀速运动的时间 ⑦
工件在传送带上运动的时间 ⑧
⑶在t1时间内,传送带做匀加速运动,加速度 ⑨
匀加速的位移为 ⑩
系统损失的机械能等于滑动摩擦力跟工件与传送带间的相对位移的乘积,即
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如图所示,水平传送带AB长L=6m,以v0=3m/s的恒定速度转动.水平光滑台面与传送带平滑连接于B点,竖直平面内的半圆形光滑轨道半径R=0.4m,与水平台面相切于C点.一质量m=1kg的物块(可视为质点),从A点无初速释放,当它运动到A、B中点位置时,刚好与传送带保持相对静止.重力加速度g=10m/s2.试求:
⑴物块与传送带之间的动摩擦因数;
⑵物块刚滑过C点时对轨道的压力FN;
⑶物块在A点至少要具有多大的速度,才能通过半圆形轨道的最高点D (结果可用根式表示) .
正确答案
⑴ ⑵
⑴对物块,由静止开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律和运动学公式有
(2分)
(2分)
解得 (1分)
⑵物块刚滑过C点时的速度vC=vB=3m/s
在C点,有 (2分)
解得 FN=32.5N (1分)
由牛顿第三定律知,物块对轨道的压力大小为32.5N,方向竖直向下. (1分)
⑶物块经过半圆轨道最高点D的最小速度为 (1分)
由C到D的过程中,由动能定理有 (1分)
解得 (1分)
可见,物块从A到B的全过程中一直做匀减速直线运动,到达B端的速度至少为
(1分)
由⑴问可知,物块在传送带上减速运动时的加速度大小a=1.5m/s2
由运动学公式有 (1分)
解得 (1分)
如图所示,一水平方向的传送带以恒定的速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动,传送带右端固定着一光滑的半径R=0.45m的四分之一圆弧轨道,圆弧底端与传送带相切。一质量为0.5kg的物体,从圆弧轨道最高点由静止开始滑下,物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,不计物体滑过圆弧与传送带交接处时的能量损失,传送带足够长,g=10m/s2. 求:
(1)物体滑上传送带向左运动的最远距离及此过程中物体与传送带摩擦所产生的内能
(2)物体第一次从滑上传送带到离开传送带所经历的时间;
正确答案
.(1) (2 分)
(2) (2分)
.解:(1)沿圆弧轨道下滑过程中 (1分) 得
(1分)
物体在传送带上运动的加速度 (1分)
向左滑动的最大距离 (2分)物体在传送带上向左运动的时间
(1分) 物体向左运动过程中与传送带摩擦所产生内能为:
(2 分)
(2)物体向右运动速度达到v时,已向右移动的距离 (2分)
所用时间 (1分) 匀速运动的时间
(1分)
(2分)
如图所示,一质量为M的小车停放在光滑水平面上,车上放着一个质量为m的物块,物块与车面的动摩擦因数为μ,现给m一水平向右、大小为的瞬时冲量,则物块在车上滑行的路程s=?。(设物块与车挡板碰撞时没有能量损失)
正确答案
经过若干次碰撞物块与小车以共同的速度一起运动,设两者的共同速度为V,由动量守恒定律得:(1)
在这一过程中,物块和小车组成系统所减少的机械能全部转化为内能,∴(2)
由(1)(2)两式得:
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