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时间:2017-11-14
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1、18,如图所示,为一水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB始终以速度10m/s恒定速率运行,一质量为m=0.5kg的物体无初速度地放在A处,物体与传送带之间的动摩擦系数μ=0.5,AB间的距离为16m,g取10m/s2求(1)物体从A~B需要的时间(2)若传送带与地面的倾角θ=37°,如图所示,以速度10m/逆时针转动,物体无初速度地放在A处。求物体从A端运动到B端所需的时间是多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8) 【解析】小物体放在A端时初速度为零,且相对于传送带向后运动,所以小物体受到向前的滑动摩擦力,小物体在该力作用下向前加速,a=μg,当小物体的速度与传
2、送带的速度相等时,两者相对静止,不存在摩擦力,小物体开始做匀速直线运动。所以小物体的运动可以分两个阶段,先由零开始加速,后做匀速直线运动。 小物体开始先做匀加速运动,加速度a=μg,达到的最大速度为10m/s。 当v物=10m/s时,。 以后小物体做以10m/s做匀速直线运动, 所以t总=2s+0.6s=1.6s,解2【解析】物体放在传送带上后,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带施加给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,物体由静止开始加速下滑,受力分析如图(a)所示;当物体加速至与传送带速度相等时,由于μ<tanθ,物体在重力作用下将继续加速,此后物体的速度大于
3、传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物体继续加速下滑,受力分析如图(b)所示。综上可知,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变”。开始阶段由牛顿第二定律,得 mgsinθ+μmgcosθ=ma1, a1=gsinθ+μgcosθ=10m/s2 物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为 t1=v/a1=1s, 发生的位移为s=a1t12=5m<16m, 可知物体加速到10m/s时仍未到达B点。 第二阶段的受力分析如图(b)所示,应用牛顿第二定律,有 mgsinθ-μmgcosθ=ma2, 所以a2=2m/s2 设
4、第二阶段物体滑动到B端的时间为t2,则 LAB-s=vt2+a2t22 解得t2=1s,t2′=-11s(舍去) 故物体经历的总时间t=t1+t2=2s 【点评】这是一道倾斜传送带的问题,解此类题的关键就是要注意摩擦力突变的问题,即当物体随传送带被加速,物体的速度小于皮带的速度时,摩擦力沿传送带向下,当物体的速度等于传送带的速度瞬间,摩擦力为零,随后物体受的摩擦力变向,沿传送带向上。 从上述例题还可以总结出,皮带传送物体所受摩擦力,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。在求解传送带类的问题时,一定要注意皮带传送物体时物体所
5、受的摩擦力大小和方向的突变,不注意这一点就很容易出错。
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