题目内容

【题目】如图所示,不可伸长的绷紧的轻绳两端各拴接一个质量均为m的物体A、B(均可视为质点),跨过光滑的轻质定滑轮物体B静止在倾角为的斜面底端,B与斜面间的动摩擦因数为μ1=,物体A静止在水平传送带左端,A与传送带之间的动摩擦因数为,t=0时刻A、B同时提供等大的初速度v=20m/s,使A水平向右,B沿斜面向上运动连接A的轻绳水平连接B的轻绳与斜面平行轻绳、传送带和斜面都足够长g=10m/s2

(1)若传送带以速度v=10m/s逆时针转动A物体开始运动时的加速度a1的大小;

(2)若传送带以速度v=10m/s顺时针转动5sB沿斜面的位移大小。

【答案】(1)7.5 m/s2;(2)30m.

【解析】

(1)t=0时刻小物块A的速度大于传送带的速度,受到的摩擦力的方向向左,同时受到向左的拉力,由牛顿第二定律即可求出加速度.
(2)A先以加速度a1向右做匀减速运动,直到速度减为v,接着以加速度a2向右做匀减速运动,直到速度减为0,最后又向左做加速运动.根据牛顿第二定律和运动学公式求解即可;B的位移大小与A的位移大小相等.

(1)传送带逆时针转动时,A.B有大小相等的加速度大小a:
A:T+μ2mg=ma
B:mgsinθ+μ1mgcosθ-T=ma
解得:mgsinθ+μ1mgcosθ+μ2mg=(m+m)a
代入数据得:a=7.5m/s2
(2)传送带顺时针转动时,因为v>v0,所以,fA仍向左,它们从开始运动至A减速到与传送带速度相等的过程中,设加速度大小为a1,同理可得:a1=a=7.5m/s2
经过t1时间A减速到与传送带速度相等,有:

AB的位移为:s1=t1=20m
由于μ2mg<mgsinθ+μ1mgcosθ,所以,A.B将继续减速,加速度为a2
Mgsinθ+μ1mgcosθ-μ2mg=(m+m)a2
解得:a2=5m/s2
经过t2时间减速到零:t2==2s
AB的位移为:s2=t2=10m
因为μ2mg<mgsinθ+μ1mgcosθ同时有:mgsinθ<μ2mg+μ1mgcosθ
B既不能沿斜面向上.也不能沿斜面向下运动.
即此后的t3=5s-s-2s内,A.B将对地静止不动,即5sB沿斜面的位移为s=s1+s2=30m

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