(18分)如图所示为火车站装载货物的原理示意图,设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=8m,与货物包的摩擦系数为μ=0.6,皮带轮的半径为R=0.2m,上部距车厢底水平面的高度h=0.45m.设货物由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失.通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置,取g=10m/s2,求:
(1)当皮带轮静止时,货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
(2)当皮带轮以角速度ω=20 rad/s顺时方针方向匀速转动时,包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
(3)试写出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离S随皮带轮角速度ω变化关系,并画出S―ω图象。(设皮带轮顺时方针方向转动时,角速度ω取正值,水平距离向右取正值)
解析:
由机械能守恒定律可得:
,所以货物在B点的速度为V0=10m/s
(1)货物从B到C做匀减速运动,加速度
设到达C点速度为VC,则:,所以:VC=2 m/s
落地点到C点的水平距离:
(2)皮带速度 V皮=ω?R=4 m/s,
同(1)的论证可知:货物先减速后匀速,从C点抛出的速度为VC=4 m/s,
落地点到C点的水平距离:
(3)①皮带轮逆时针方向转动:
无论角速度为多大,货物从B到C均做匀减速运动:在C点的速度为VC=2m/s,落地点到C点的水平距离S=0.6m
②皮带轮顺时针方向转动时:
Ⅰ、0≤ω≤10 rad/s时, S=0.6m
Ⅱ、10<ω<50 rad/s时, S=ω?R=0.06ω
Ⅲ、50<ω<70 rad/s时, S=ω?R=0.06ω
Ⅳ、ω≥70 rad/s时, S==4.2m
S―ω图象如图
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科目:高中物理 来源: 题型:
如图所示为火车站装载货物的原理示意图,设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=8m,与货物包的摩擦系数为μ=0.6,皮带轮的半径为R=0.2m,上部距车厢底水平面的高度h=0.45m.设货物由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失.通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置,取g=10m/s2,求:
1.当皮带轮静止时,货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
2.当皮带轮以角速度ω=20 rad/s顺时方针方向匀速转动时,包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
3.试写出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离S随皮带轮角速度ω变化关系,并画出S—ω图象.(设皮带轮顺时方针方向转动时,角速度ω取正值,水平距离向右取正值)
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科目:高中物理 来源:2013届四川省古蔺县中学校高三第一次月考物理试卷(带解析) 题型:计算题
(20分)如图所示为火车站装载货物的原理示意图,设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=8m,与货物包的摩擦系数为μ=0.6,皮带轮的半径为R=0.2m,上部距车厢底水平面的高度h=0.45m.设货物由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失.通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置,取g=10m/s2,求:
(1)当皮带轮静止时,货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
(2)当皮带轮以角速度ω="20" rad/s顺时方针方向匀速转动时,货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
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