(2009•淄博一模)10只相同的小圆轮并排水平紧密排列,圆心分别为O1、O2、O3、…、O10,已知O1O10=3.6

(2009•淄博一模)10只相同的小圆轮并排水平紧密排列,圆心分别为O1、O2、O3、…、O10,已知O1O10=3.6m,水平转轴通过圆心,圆轮绕轴顺时针转动的转速均为[4/π] r/s.现将一根长0.8m、质量为2.0kg的匀质木板平放在这些轮子的左端,木板左端恰好与O1竖直对齐,如图所示,木板与轮缘间的动摩擦因数为0.16,不计轴与轮间的摩擦,g取10m/s2.试求:
(1)轮缘的线速度大小.
(2)木板在轮子上水平移动的总时间.
(3)轮在传送木板过程中所消耗的机械能.
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wzlat 幼苗

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解题思路:(1)已知O1O10=3.6m,而O1O10=18r,求出轮子的半径r=0.2m.由v=2πrn求出轮缘的线速度大小.(2)匀质木板平放在轮子的左端时,受到向右的滑动摩擦力作用而向右做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出木板的加速度,由速度公式求出木板的速度达到轮缘速度时经过的时间,并求出此过程的位移.接下来木板将以与轮缘相等的速度做匀速直线运动,当木板伸出轮子一半长度时木板将离开轮子,确定木板匀速运动的位移,求出匀速运动的时间,再求出总时间.(3)根据功能关系求解轮在传送木板过程中所消耗的机械能.

(1)已知O1O10=3.6m,而O1O10=18r,则轮子的半径r=0.2m.轮缘的线速度大小v=2πrn=1.6m/s.
(2)开始阶段匀质木板做匀加速运动,加速度为:a=[f/m]=μg=1.6m/s2,代入解得:v=1.6m/s.
设木板速度与轮缘速度相等经过的时间为t1.则有v=at1,得t1=[v/a]=1s,
匀加速运动通过的位移为x1=[1/2a
t21]=0.8m
当木板伸出轮子一半长度时木板将离开轮子,所以木板做匀速直线运动的位移为:
x2=O1O10-[L/2]-x1=2.4m
匀速直线运动的时间为t2=
x2
v=
2.4
1.6s=1.5s
所以木板水平移动的总时间为t=t1+t2=2.5s
(3)轮在传送木板过程中,轮与板间的相对位移为△x=vt1-x1=1.6×1m-0.8m=0.8m
所消耗的机械能为E=f△x=3.2×0.8J=2.56J
答:(1)轮缘的线速度大小为1.6m/s
(2)木板在轮子上水平移动的总时间是2.5s
(3)轮在传送木板过程中所消耗的机械能是2.56J.

点评:
本题考点: 功能关系;线速度、角速度和周期、转速;向心加速度.

考点点评: 本题中木板的运动情况与物体放在传送带上运动情况相似,就是要注意木板匀速运动的位移,当木板的重心运动到O10的正上方时,木板即将翻倒离开轮子.

1年前

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