Question

传送带以恒定速度v=4m/s顺时针运行，传送带与水平面的夹角θ=37°．现将质量m=2kg的小物品轻放在其底端（小物品可看成质点），平台上的人通过一根轻绳用恒力F=20N拉小物品，经过一段时间物品被拉到离地高为H=1.8m的平台上，如图所示．已知物品与传送带这间的动摩擦因数μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s²，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
①物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少？
②若在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F，求特品还需多少时间离开皮带？

Answer 1

（1）物品在达到与传送带速度v=4m/s相等前，有：
F+μmgcos37°-mgsin37°=ma₁
解得a1=8m/s2
由v=a₁t₁，t₁=0.5s
位移x1=

1

2

a1

t

21

=1m
随后，有：F-μmgcos37°-mgsin37°=ma₂
解得a₂=0，即滑块匀速上滑
位移x2=

H

sin37°

-x1=2m
t2=

x2

v

=0.5s
总时间为：t=t₁+t₂=1s
即物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是1s．
（2）在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F，根据牛顿第二定律，有
μmgcos37°-mgsin37°=ma₃
解得：a3=-2m/s2
假设物品向上匀减速到速度为零时，通过的位移为x
x=-

v2

2a3

=4m＞x2
即物体速度为减为零时已经到达最高点；
由x2=vt3+

1

2

a3

t

23

解得：t3=(2-

2

)s（t3=2+

2

s＞0.5s，舍去）
即物品还需(2-

2

)s离开皮带．