1.(2020•浙江省名校联盟创新卷)如图所示,AB段为长度L1=3 m的水平静止传送带,右侧为与它等高的台面BC,长度L2=1 m,右边是半径R=0.5 m的光滑半圆轨道CDE,物块以v0=210 m/s的初速度从传送带A点向右运动,物块与传送带及水平面之间的动摩擦因数均为μ=0.25,物块的质量为1 kg。
(1)求物块到达圆轨道最低点C对轨道的压力值。
(2)通过计算判别,物块能否到达圆轨道的最高点E?
(3)若传送带可以转动,请判别物块能否恰好到达D点,若能请计算出传送带速度,若不能请说明理由。
解析:(1)物块从A到C位置过程,由动能定理得
-μmg(L1+L2)=12mv2C-12mv20
vC=20 m/s
在C点由牛顿第二定律得
FN-mg=mv2CR,得FN=50 N
根据牛顿第三定律,物块到达圆轨道最低点C对轨道的压力值为50 N;
(2)到达E点,最小速度需要满足mg=mv2ER
所以vE=gR
从C到E有12mv2C<mg•2R+12mv2E
所以不能到达;
(3)若恰好到达D点,根据动能定理,物块离开传送带的速度满足12mv2B=μmgL2+mgR
解得vB=15 m/s
所以物块在传送带上必须减速才能满足
从v0=210 m/s减速到15 m/s必须要有
f=μmg=ma
2ax=v20-v2B
x=5 m>L1=3 m
所以不存在这样的速度。
答案:(1)50 N (2)不能到达 (3)见解析