2024年6月8日力学综合大题预测:倾斜传送带与连接体

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问题:

峰大物理 已关注 2024.6.8力学综合大题预测 考察方向:倾斜传送带+连接体 题源:仿22年山东卷16题

回答:

好的,关于2024年6月8日力学综合大题的预测,结合倾斜传送带和连接体的考察方向,以下是一个可能的题目示例:

题目示例:

在一倾斜角度为θ的传送带上,有两个质量分别为m1和m2的物体A和B,通过一根不可伸长的轻绳连接,轻绳的另一端固定在传送带的顶端。传送带的长度为L,传送带以恒定速度v向上运动。物体A和B的初始位置分别在传送带的底端和中间位置,且物体A和B之间的距离为d。已知传送带与物体之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。

  1. 求物体A和B在传送带上运动的加速度。
  2. 求物体A和B在传送带上运动的时间。
  3. 若物体A和B在传送带上运动过程中,轻绳始终保持拉直,求轻绳的张力。

解题思路:

  1. 受力分析

    • 对物体A和B分别进行受力分析,考虑重力、摩擦力、绳子的拉力和传送带的作用力。
    • 设物体A和B的加速度分别为a1和a2。
  2. 运动方程

    • 对物体A和B分别列出运动方程,利用牛顿第二定律: [ m1 \cdot a1 = T - m1 \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m1 \cdot g \cdot \cos(\theta) ] [ m2 \cdot a2 = T - m2 \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m2 \cdot g \cdot \cos(\theta) ]
  3. 加速度关系

    • 由于轻绳不可伸长,物体A和B的加速度相同,即a1 = a2 = a。
  4. 求解加速度

    • 联立方程,求解a。
  5. 运动时间

    • 利用运动学公式,求解物体A和B在传送带上运动的时间。
  6. 轻绳张力

    • 利用已知的加速度,求解轻绳的张力T。

详细解答:

  1. 受力分析和运动方程

    • 对物体A: [ m1 \cdot a = T - m1 \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m1 \cdot g \cdot \cos(\theta) ]
    • 对物体B: [ m2 \cdot a = T - m2 \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m2 \cdot g \cdot \cos(\theta) ]
  2. 加速度关系

    • 由于轻绳不可伸长,物体A和B的加速度相同,即a1 = a2 = a。
  3. 求解加速度

    • 联立方程: [ m1 \cdot a + m1 \cdot g \cdot \sin(\theta) + \mu \cdot m1 \cdot g \cdot \cos(\theta) = T ] [ m2 \cdot a + m2 \cdot g \cdot \sin(\theta) + \mu \cdot m2 \cdot g \cdot \cos(\theta) = T ]
    • 消去T,得到: [ a = \frac{(m1 + m2) \cdot g \cdot \sin(\theta) + \mu \cdot (m1 + m2) \cdot g \cdot \cos(\theta)}{m1 + m2} ] [ a = g \cdot (\sin(\theta) + \mu \cdot \cos(\theta)) ]
  4. 运动时间

    • 设物体A和B在传送带上运动的时间为t。
    • 物体A的位移为L,物体B的位移为L - d。
    • 利用运动学公式: [ L = \frac{1}{2} a t^2 ] [ t = \sqrt{\frac{2L}{a}} ]
  5. 轻绳张力

    • 利用已知的加速度,求解轻绳的张力T: [ T = m1 \cdot a + m1 \cdot g \cdot \sin(\theta) + \mu \cdot m1 \cdot g \cdot \cos(\theta) ]

最终答案:

  1. 物体A和B在传送带上运动的加速度为: [ a = g \cdot (\sin(\theta) + \mu \cdot \cos(\theta)) ]

  2. 物体A和B在传送带上运动的时间为: [ t = \sqrt{\frac{2L}{g \cdot (\sin(\theta) + \mu \cdot \cos(\theta))}} ]

  3. 轻绳的张力为: [ T = m1 \cdot g \cdot (\sin(\theta) + \mu \cdot \cos(\theta)) + m1 \cdot g \cdot \sin(\theta) + \mu \cdot m1 \cdot g \cdot \cos(\theta) ] [ T = m1 \cdot g \cdot (2 \cdot \sin(\theta) + 2 \cdot \mu \cdot \cos(\theta)) ]

希望这个示例题目和解答对