8.某電視娛樂(lè)節(jié)目裝置可簡(jiǎn)化為如圖所示模型.傾角θ=37°的斜面底端與水平傳送帶平滑接觸,傳送帶BC長(zhǎng)L=6m,始終以v0=6m/s的速度順時(shí)針運(yùn)動(dòng).將一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物塊由距斜面底端高度h1=5.4m的A點(diǎn)靜止滑下,物塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度的大小不變.物塊與斜面、物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1=0.5、μ2=0.2,傳送帶上表面距地面的高度H=5m,g取10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間;
(2)若把物塊從距斜面底端高度h2=2.4m處?kù)o止釋放,求物塊落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離.

分析 (1)根據(jù)牛頓第二定律求出物塊在斜面上的加速度,結(jié)合位移時(shí)間公式求出物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間,物塊滑上傳送帶時(shí),由于速度與傳送帶速度相等,將做勻速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合位移和速度求出勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,從而得出物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間.
(2)根據(jù)動(dòng)能定理求出物塊滑動(dòng)斜面底端的速度,物塊滑上傳送帶先加速,當(dāng)速度達(dá)到傳送帶速度后做勻速運(yùn)動(dòng),結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出水平距離.

解答 解:(1)A到B過(guò)程:根據(jù)牛頓第二定律
    mgsin θ-μ1mgcos θ=ma1      
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 $\frac{{h}_{1}}{sinθ}$=$\frac{1}{2}$a1t12
代入數(shù)據(jù)解得  a1=2 m/s2,t1=3 s
所以滑到B點(diǎn)的速度:vB=a1t1=2×3 m/s=6 m/s
由于vB=v0=6m/s,所以物塊在傳送帶上做勻速運(yùn)動(dòng),所用時(shí)間 t2=$\frac{L}{{v}_{0}}$=$\frac{6}{6}$s=1 s 
所以物塊由A到B的時(shí)間:t=t1+t2=3 s+1 s=4 s  
(2)在斜面上根據(jù)動(dòng)能定理:mgh21mgcosθ
又 $\frac{{h}_{2}}{sinθ}$=$\frac{1}{2}$mv2
解得 v=4 m/s<6 m/s 
設(shè)物塊在傳送帶先做勻加速運(yùn)動(dòng)到v0,運(yùn)動(dòng)位移為x,則:
  a2=$\frac{{μ}_{2}mg}{m}$=μ2g=2 m/s2
根據(jù)v02-v2=2a2x得 x=5m<6m   
所以物體先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)后和皮帶一起勻速運(yùn)動(dòng),離開(kāi)C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)
  s=v0t0,
  H=$\frac{1}{2}$gt02
聯(lián)立解得 s=6 m
答:
(1)物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間為4s;
(2)物塊落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離為6m.

點(diǎn)評(píng) 本題的關(guān)鍵理清物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,分段運(yùn)用動(dòng)能定理、牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合進(jìn)行研究.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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