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如图所示,倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带.传送带正以v=6m/s的速度运动,运动方向如图所示.一个质量为2㎏的物体(物体可以视为质点),从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑,物体经过A点时,无论是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其速率变化.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,传送带左右两端A、B间的距离LAB=10m,重力加速度g=10m/s2,则:
(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间?
(2)物体在传送带上向左最多能滑到距A多远处?
(3)物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度h′?
分析:(1)根据牛顿第二定律求出物体在斜面上运动的加速度,再根据匀变速直线运动的位移时间公式求出运动的时间.
(2)物体滑上传送带后做匀减速直线运动,结合牛顿第二定律和运动学公式求出离A点的最大距离.
(3)物体在传送带上速度减为零后,返回做匀加速直线运动,根据运动学公式求出返回到A点的速度,结合运动学公式求出上滑的最大高度.
解答:解:(1)对物体在斜面上运动,有mgsinθ=ma
h
sinθ
=
1
2
at2

得t=
2h
gsin2θ
=1.6s

(2)物体滑至斜面底端时的速度v=at=8m/s
物体在传送带上速度为零时离A最远,此时有:
0=v2-2a′L
μmg=ma′

解得L=6.4 m
(3)物体在传送带上返回到与传送带共速,有v2=2a'x
得x=3.6 m<L知物体在到达A点前速度与传送带相等
又对物体从A点到斜面最高点,有0=
v
2
 带
-2a
h′
sinθ

得   h'=1.8m
答:(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要1.6s.
(2)物体在传送带上向左最多能滑到距A6.4m.
(3)物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度为1.8m.
点评:解决本题的关键知道物体在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
练习册系列答案
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(3)此时斜面受到水平地面的摩擦力吗?如果受到地面的摩擦力,说明此摩擦力的方向;如果不受地面的摩擦力,简要说明理由.

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2gL
滑向物块A,若物块间每次碰撞(碰撞时间极短)后即紧靠在一起但不粘连,物块间、物块和弹簧间的碰撞均为正碰.求:
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(1)滑块在A点时弹簧的弹性势能;
(2)滑块刚脱离弹簧时的速度.

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