如图所示,长L=9m的传送带与水平方向的傾角=37° ,在电动机的带动

如图所示,长L9m的传送带与水平方向的傾角=37° ,在电动机的带动下以v=4m/s 的速率顺时针方向运行,在传送带的B端有一离传送带很近的挡板P可将传送带上的物块挡住,在传送带的A端无初速地放一质量m1kg的物块,它与传送带间的动摩擦因数=0.5 ,物块与挡板的碰撞能量损失及碰撞时间不计。( g=10m/s2,)求:

1)物块从第一次静止释放到与挡板P第一次碰撞后,物块再次上升到传送带的最高点的过程中,因摩擦生的热;

2)物块最终的运动状态及达到该运动状态后电动机的输出功率。

答案

【知识点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的速度与位移的关系.A2 A8 C2

【答案解析】(108J216W  解析: (1)(7分)物块从A点由静止释放,物块相对传送带向下滑,物块沿传送带向下加速运动的速度

   

    P碰前的速度

    物块从AB的时间

    在此过程中物块相对传送带向下位移

    物块与挡板碰撞后,以v1的速度反弹,因v1>v,物块相对传送带向上滑,物块向上做减速运动的加速度为

    物块速度减小到与传送带速度相等的时间

    t2时间内物块向上的位移

    物块相对传送带向上的位移

    物块速度与传送带速度相等后物块相对传送带向下滑,物块向上做减速运动的加速度

   

    物块速度减小到零的时间

    物块向上的位移

    此过程中物块相对传送带向下的位移

    摩擦生热

   2)(7分)物块上升到传送带的最高点后,物块沿传送带向下加速运动,与挡板P第二次碰掸前的速度

    碰后因v2>v,物块先向上做加速度为a2的减速运动,再做加速度为的减速运动,物块向上的位移为

    物块与挡板第三次碰撞前的速度

    在此类推经过多次碰撞后物块以的速度反弹,故最终物块在P与离P 4m的范围内不断做向上的加速度为2 m/s2的减速运动和向下做加速度为2 m/s2的加速运动,物块的运动达到这一稳定状态后,物块对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力 

    故电动机的输出功率

【思路点拨】(1)根据牛顿第二定律求出物块在下降过程和上升过程中的加速度,运用运动学公式求出下滑过程和上升过程的相对位移,求出相对运动距离之和,根据Q=fs求出产生的热量.(2)物块每一次与挡板碰撞,速度较之前都在减小,最终碰撞后反弹的速度等于传送带的速度,则先向上做匀减速直线运动,再向下做匀加速直线运动,碰撞的速度不变.根据能量守恒定律,电动机的输出功率等于克服阻力做功的功率.本题过程较复杂,关键理清每一段过程,运用牛顿定律和运动学知识进行分析.

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