問題詳情:
如圖所示,通過一個定滑輪用輕繩兩端各栓接質量均為m的物體A、B(視為質點),其中連接物體A的輕繩水平(繩足夠長),物體A的下邊放一個足夠長的水平傳送帶,其順時針轉動的速度恆定為v,物體A與傳送帶之間的動摩擦因數為0.25;現將物體A以2v0速度從左端MN的標誌線衝上載送帶,重力加速度為g。試回答:
(1)若傳送帶的速度v=v0時,物體A運動到距左端MN標誌線的最遠距離?
(2)若傳送帶的速度取(0<v<2v0)範圍某一確定值時,可使物體A運動到距左端MN標誌線的距離最遠時,與傳送帶因摩擦產生的內能最小,求:此時傳送帶的速度v=?;摩擦產生的內能的最小值是多少?
【回答】
解:(1)設物體A向右減速到v0時的加速度為a1,由牛頓定律得:
對物體A有: ; 對物體B有:
解得加速度的大小: (2分)
物體A向右減速到v0時的位移為x1,由運動學公式:
; 得: (2分)
當物體的速度小於v0時,物體A受的摩擦力向右,設加速度為a2,由牛頓定律得:
對物體A、B整體,加速度的大小:
解得加速度的大小: (2分)
物體A向右由v0減速到零時的位移為x2,由運動學公式:
; 得:
物體A運動到距左端MN標誌線的最遠距離: (2分)
(2)物體A向右減速到v時的時間:;(1分)
物體A向右減速到v0時相對傳送帶向前的位移為△x1,由運動學公式:
(1分)
物體A向右由v減速到零時,相對傳送帶向後的位移為△x2,由運動學公式:
(1分)
物體A與傳送帶因摩擦產生的內能:
(2分)
對二次函數求極值得:當時,產生的內能最小: (1分)
知識點:專題四 功和能
題型:綜合題