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;;例1(多选)如图所示为某建筑工地所用的水平放置的运输带,在电动机的带动下运输带始终以恒定的速度v0=1m/s顺时针传动.建筑工人将质量m=20kg的建筑材料静止地放到运输带的最左端,同时建筑工人以v0=1m/s的速度向右匀速运动.已知建筑材料与运输带之间的动摩擦因数为μ=0.1,运输带的长度为L=2m,重力加速度大小为g=10m/s2.以下说法正确的是
A.建筑工人比建筑材料早0.5s到右端
B.建筑材料在运输带上一直做匀加速直线运动
C.因运输建筑材料电动机多消耗的能量为10J
D.运输带对建筑材料做的功为10J;因此建筑工人比建筑材料早到达右端的时间为Δt=t3+t2-t1=0.5s,A正确,B错误;;建筑材料与运输带在加速阶段摩擦生热,该过程
中运输带的位移为x2=v0t2=1m,;例2如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,传送带在电动机的带动下,始终保持v0=2m/s的速率运行,现把一质量为m=10kg的工件(可视为质点)轻轻放在传送带的底端,经过时间t=1.9s,工件被传送到h=1.5m的高处,g取10m/s2,求:
(1)工件与传送带间的动摩擦因数;;工件速度大小达到v0后,做匀速运动,
有x-x1=v0(t-t1)
联立解得加速运动的时间t1=0.8s
加速运动的位移大小x1=0.8m;由牛顿第二定律有μmgcosθ-mgsinθ=ma;(2)电动机由于传送工件多消耗的电能.;由能量守恒定律知,电动机多消耗的电能用于增
加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间
发生相对位移时摩擦力做功产生的热量.
在时间t1内,传送带运动的位移大小
x传=v0t1=1.6m
在时间t1内,工件相对传送带的位移大小
x相=x传-x1=0.8m
在时间t1内,摩擦产生的热量
Q=μmgcosθ·x相=60J;工件增加的势能Ep=mgh=150J
电动机多消耗的电能
E=Q+Ek+Ep=230J.;;;;例3如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2kg的另一物体B(可看成质点)以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的上表面.由于A、B间存在摩擦力,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示.下列说法正确的是(g取10m/s2)
A.木板A最终获得的动能为2J
B.系统损失的机械能为4J
C.木板A的最小长度为2m
D.A、B间的动摩擦因数为0.1;;由题图乙可得二者相对位移为1m,即木板A的最小长度为1m,选项C错误;
对B受力分析,根据牛顿第二定律,可得μmg=ma,解得μ=0.1,选项D正确.;例4(2023·黑龙江省佳木斯一中高三检测)如图所示,在光滑的水平面上放置一个足够长的木板B,在B的左端放有一个可视为质点的小滑块A,A、B间的动摩擦因数μ=0.4,A的质量m=1kg,B的质量M=2kg,g=10m/s2.现对A施加F=7N的水平向右的拉力,1s后撤去拉力F,求:(结果可以用分数表示)
(1)撤去拉力F前小滑块A和长木板B的加速度大小a1、a2;
答案3m/s22m/s2;对木板B,根据牛顿第二定律有μmg=Ma2
解得a2=2m/s2.;(2)A相对于B静止时的速度大小v;;撤去F时,滑块A的速度大小v1=a1t1=3m/s,木板B的速度大小v2=a2t1=2m/s,
撤去F后,由μmg=ma3得滑块A的加速度大小为a3=4m/s2,;(3)整个过程中由于摩擦生成的热量Q.;外力F对A、B整体做的功为;;;;例5(2023·浙江舟山市模拟)某游乐场的游乐装置可简化为如图所示的竖直面内轨道BCDE,左侧为半径R=0.8m的光滑圆弧轨道BC,轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角α=30°,圆弧轨道与粗糙水平轨道CD相切于点C,DE为倾角θ=30°的光滑倾斜轨道,一轻质弹簧上端固定在E点处的挡板上.现有质量为m=1kg的小滑块P(可视为质点)从空中的A点以v0=m/s的初速度水平向左抛出,恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道,沿着圆弧轨道运动到C点之后继续沿水平轨道CD滑动,经过D点(不计经过D点时的能量损失)后沿倾斜轨道向上运动至F点(图中未标出),弹簧恰好压缩
至最短.已知C、D之间和D、F之间距离都为1m,滑块与
轨道CD间的动摩擦因数为μ=0.5,重力加速度g=10m/s2,
不计空气阻力.求:;(1)小滑块P经过圆弧轨道上B点的速度大小;;(2)小滑块P到达圆弧轨道上的C点时对轨道压力的大小;;滑块P从B点到达最低点C点的过程中,由机械能守恒定律得;(3)弹簧的弹性势能的最大值;;;(4)试判断滑块返回时能否从B点离开,若能,求出飞出B点的速度大小;若
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