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利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处.如图所示,已知传送轨道平面与水平方向成37°角,倾角也是37°的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数μ=0.25.皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v=4m/s,两轮轴心相距L=5m,B、C分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑.现将质量m=lkg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v=8m/s,AB间的距离s=lm.工件可视为质点,g取l0m/s2.  (sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)弹簧的最大弹性势能
(2)工件沿传送带上滑的时间
(3)若传送装置顺时针匀速转动的速度v可在v>4m/s的范围内调节,试推导工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式.

【答案】分析:(1)根据工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v=8m/s,AB间的距离s=lm,通过能量守恒定律求出弹簧的最大弹性势能.
(2)因为μ<tan37°,当工件速度减为传送带速度时,又以不同的加速度向上减速,根据牛顿第二定律求出两次匀减速直线运动的加速度,然后根据运动学公式求出上滑的总时间.
(3)当传送带速度在4m/s<v<8m/s的范围内调节时,工件先以加速度a1减速向上滑行,再以加速度a2减速向上滑行,根据运动学公式求出工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式.
当传送带的速度v≥8m/s的范围内调节时,工件将沿传送带以加速度a2减速滑行到C点,根据运动学公式求出工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式.
解答:解:(1)弹簧的最大弹性势能为
解得EP=38J.
(2)工件沿传送轨道减速向上滑动的过程中有:mgsin37°+μmgcos37°=ma1
与传送带共速需要的时间.
工件滑行的位移大小.
因为μ<tan37°,所以工件将沿传送带继续减速上滑.
mgsin37°-μmgcos37°=ma2
假设工件速度减为零时,工件未从传送带上滑落,则.
工件滑行的位移大小
故假设成立,工件沿传送带上滑的时间t=t1+t2=1.5s.
(3)当传送带速度在4m/s<v<8m/s的范围内调节时,工件先以加速度a1减速向上滑行.
当速度减到v后又以加速度a2减速向上滑行L-
工件滑动C点的速度vC随速度v的变化关系式
当传送带的速度v≥8m/s的范围内调节时,工件将沿传送带以加速度a2减速滑行到C点

工件滑动到C点的速度vc随速度v变化的关系式.
答:(1)弹簧的最大弹性势能为38J.
(2)工件沿传送带上滑的时间为1.5s.
(3)当传送带速度在4m/s<v<8m/s时,工件滑动C点的速度vC随速度v的变化关系式,当传送带的速度v≥8m/s时,工件滑动到C点的速度vc随速度v变化的关系式.
点评:解决本题的关键理清工件的运动情况,通过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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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?济南一模)利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处.如图所示,已知传送轨道平面与水平方向成37°角,倾角也是37°的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数μ=0.25.皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v=4m/s,两轮轴心相距L=5m,B、C分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑.现将质量m=lkg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v0=8m/s,AB间的距离s=lm.工件可视为质点,g取l0m/s2.  (sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)弹簧的最大弹性势能
(2)工件沿传送带上滑的时间
(3)若传送装置顺时针匀速转动的速度v可在v>4m/s的范围内调节,试推导工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式.

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科目:高中物理 来源: 题型:

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求:

(1)弹簧的最大弹性势能

(2)工件沿传送带上滑的时间

(3)若传送装置顺时针匀速转动的速度v可在v>4m/s的范围内调节,试推导工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式

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科目:高中物理 来源:济南一模 题型:问答题

利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处.如图所示,已知传送轨道平面与水平方向成37°角,倾角也是37°的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数μ=0.25.皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v=4m/s,两轮轴心相距L=5m,B、C分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑.现将质量m=lkg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v0=8m/s,AB间的距离s=lm.工件可视为质点,g取l0m/s2.  (sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)弹簧的最大弹性势能
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科目:高中物理 来源:2013年山东省济南市高考物理一模试卷(解析版) 题型:解答题

利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处.如图所示,已知传送轨道平面与水平方向成37°角,倾角也是37°的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数μ=0.25.皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v=4m/s,两轮轴心相距L=5m,B、C分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑.现将质量m=lkg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v=8m/s,AB间的距离s=lm.工件可视为质点,g取l0m/s2.  (sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
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