题目内容

【题目】如图所示,传送带与水平面的夹角为,以的速度匀速运动,在传送带的A端轻轻放一小物体,已知物体与传送带间的动摩擦因数为AB间距离,则:

若传送带转动方向为顺时针,小物体从A端运动到到B端所需要的时间是多少?

若传送带转动方向为逆时针,小物体从A端运动到到B端所需要的时间是多少?

已知

【答案】(1)4s(2)2s

【解析】

传送带转动方向为顺时针时,对放在传送带上的小物体进行受力分析,小物体沿传送带向下滑动时,小物体在垂直传送带的方向受力平衡,受到沿传送带向上的滑动摩擦力,如图甲所示:

根据牛顿第二定律,小物体沿传送带下滑的加速度为:

小物体从A端运动到B端做初速度为零的匀加速直线运动,设需要的时间为t,则

当传送带沿逆时针方向正常转动时,开始时,传送带作用于小物体的摩擦力沿传送带向下,小物体下滑的加速度

小物体加速到与传送带运行速度相同时需要的时间为

在这段时间内,小物体沿传送带下滑的距离为

由于

此后,小物体沿传送带继续加速下滑时,它相对于传送带的运动的方向向下,

因此传送带对小物体的摩擦力方向又改为沿传送带向上,如图乙所示:

其加速度变为

小物体从该位置起运动到B端的位移为

小物体做初速度为、加速度为的匀加速直线运动,

代入数据,解得舍去

所以,小物体从A端运动到B端的时间为

答:如果传送带沿顺时针方向正常转动,小物体从A端运动到B端的时间为4s;

如果传送带沿逆时针方向正常转动,小物体从A端运动到B端的时间为2s.

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