某传送装置如图所示,挡板M固定在水平台面上,连接有轻弹簧K,A、B是水平传送带的左、右两端点,B点右侧通过另一水平台面BC与竖直半圆固定轨道CDH连接,D是半圆的中点,用质量m=1kg的物块(可视为质点)向左缓慢挤压弹簧使其具有一定的弹性势能E并用细线锁定(弹簧与物块不拴接)。已知传送带顺时针匀速旋转,其速度v=4m/s,A、B间的距离L=2m,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5(其余接触面不计摩擦)。圆轨道的半径R=1m,重力加速度取g=10m/s2.某时刻剪断细线,释放物块。
(1)若弹簧的弹性势能E=2J,则物块在传送带上第一次由A运动到B的时间是多少?
(2)在这个过程中系统产生的热量Q是多少?
(3)若要物块释放后能滑上半圆轨道且沿半圆轨道运动时不脱离轨道,求弹簧的弹性势能E应满足的条件。
【考点】常见力做功与相应的能量转化;牛顿第二定律的简单应用.
【答案】(1)若弹簧的弹性势能E=2J,则物块在传送带上第一次由A运动到B的时间是0.6s;
(2)在这个过程中系统产生的热量Q是2.0J;
(3)若要物块释放后能滑上半圆轨道且沿半圆轨道运动时不脱离轨道,弹簧的弹性势能E应满足的条件为E≥35J或0J<E≤20J。
(2)在这个过程中系统产生的热量Q是2.0J;
(3)若要物块释放后能滑上半圆轨道且沿半圆轨道运动时不脱离轨道,弹簧的弹性势能E应满足的条件为E≥35J或0J<E≤20J。
【解答】
【点评】
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