h=gt2 ① x=v0t ② x=
③
代入数据解得:v0=4m/s
(2)当小球的速度的方向与斜面平行时,离开斜面的距离最大,由图可知: vy=v0 ④ vy=gt ⑤
代入数据解得:t=0.3s
(3)当v0<4m/s时,小球落在斜面上,根据
解得t=;
当v0>4m/s时,小球落在水平面上,t=
=0.8s,如图所示.
答:(1)为使小球能落在水平地面上,初速度至少为4m/s; (2)从抛出到离开斜面的距离最大时,经历的时间是0.3s; (3)小球在空中运动的时间t随v0变化的图象如图所示.
【点评】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解,难度不大,知道速度方向与斜面平行时,距离斜面最远.
29.如图所示,足够长的水平传送带以恒定速率2m/s沿顺时针方向运动,在与传送带同一竖直平面内有一四分之一光滑圆轨道,半径为0.8m,圆轨道与一光滑水平面相切与最低点,一小物块从圆轨道的最高点由静止释放,一段时间后沿水平方向滑上传送带.已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2.求小物块:(1)运动到圆轨道最低点时的速度大小;
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(2)刚滑上传送带时的加速度大小; (3)从滑上传送带到离开传送带所用的时间.
【考点】动能定理;牛顿第二定律.
【专题】计算题;定量思想;推理法;动能定理的应用专题.
【分析】(1)根据动能定理求出物体运动到圆轨道最低点的速度大小. (2)根据牛顿第二定律求出物块刚滑上传送带时的加速度大小.
(3)物块滑上传送带后,先做匀减速直线运动到零,然后反向做匀加速直线运动,达到传送带速度做匀速直线运动,结合运动学公式求出三段过程中的时间,从而得出总时间. 【解答】解:(1)根据动能定理得:mgh=mv解得:v1=
=4m/s
…①
(2)根据牛顿第二定律得:μmg=ma…② 解得:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2
(3)小物块先向左做匀减速直线运动,直至速度为零,设这段时间为t1,运动的位移为x1;再向右做匀加速直线运动,直至速度达到传送带速度v2,设这段时间为t2,运动的位移为x2;最后以速度v2向右做匀速运动直到离开传送带,设这段时间为t3. 0=v1﹣at1 …③ x1=
t1…④
代入数据解得:t1=2s x1=4m; 返回做匀加速直线运动阶段,v2=at2…⑤ x2=at
…⑥
代入数据解得:t2=1s x2=1m; 匀速直线运动阶段,x1﹣x2=v2t3…⑦
代入数据解得:t3=1.5s 所以总时间为:t=t1+t2+t3=2+1+1.5s=4.5s 答:(1)运动到圆轨道最低点时的速度大小为4m/s;
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(2)刚滑上传送带时的加速度大小为2m/s2; (3)从滑上传送带到离开传送带所用的时间为4.5s.
【点评】本题考查了动能定理、牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,理清物块在传送带上整个过程中的运动规律是解决本题的关键,结合运动学公式灵活求解.
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