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。
- 求物体A和B在传送带上运动的加速度。
- 求物体A和B在传送带上运动的时间。
- 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:
-
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。
-
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)
]
-
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。
-
求解加速度:
-
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。
-
轻绳张力:
详细解答:
-
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)
]
-
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。
-
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))
]
-
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}}
]
-
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:
-
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))
]
-
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))}}
]
-
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