如图所示,静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为m=0.1 kg的铁块,它与纸带右端的距离为L=0.5m,所有接触面之间的动摩擦因数相同。现用水平向左的恒力,经2s时间将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2m/s。已知桌面高度为H=0.8m,不计纸带重力,铁块视为质点。重力加速度g取10m/s2,求:
(1)铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离;
(2)动摩擦因数;
(3)纸带抽出过程中系统产生的内能。
如图所示,静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为m=0.1 kg的铁块,它与纸带右端的距离为L=0.5m,所有接触面之间的动摩擦因数相同。现用水平向左的恒力,经2s时间将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2m/s。已知桌面高度为H=0.8m,不计纸带重力,铁块视为质点。重力加速度g取10m/s2,求:
(1)铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离;
(2)动摩擦因数;
(3)纸带抽出过程中系统产生的内能。
(1)0.8 m;(2)0.1;(3)0.3 J
解析:(14分)解:(1)设铁块离开桌面后经时间t落地
水平方向:x=vt ①………(1分)
竖直方向:H=gt2 ② ………(1分)
由①②联立解得:x=0.8 m.……… (2分)
(2)设铁块的加速度为a1,运动时间为,由牛顿第二定律,得μmg=ma1③ ………(1分)
纸带抽出时,铁块的速度v=a1t1④ ……… (1分)
③④联立解得μ=0.1. ……… (2分)
(3)铁块的位移x1=a1t1 2 ⑤ ……… (2分)
设纸带的位移为x2;由题意知,x2-x1=L ⑥………(1分)
由功能关系可得纸带抽出过程中系统产生的内能E=μmgx2+μmgL ⑦………(2分)
由③④⑤⑥⑦联立解得E=0.3 J……… (1分)