题目内容

如图示的传送皮带,其水平部分ab的长度为2m,倾斜部分bc的长度为4m,bc与水平面的夹角为α=37°,将一小物块A(可视为质点)轻轻无初速放于a端的传送带上,物块A与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25。传送带沿图示方向以v=2m/s的速度匀速运动,若物块A始终未脱离皮带, 试求小物块A从a端被传送到c端所用时间。(g=10m/s2,sin37°=0.6)

A先在传送带上滑行一段距离,此时A做匀加速运动(相对地面),直

       到A与传送带匀速运动的速度相同为止,此过程A的加速为a1,则

       μmg=ma1 a1=μg-                             …………2分

       A做匀加速运动的时间 是:t1=v/a1=v/(μg)=2/(0.25×10)=0.8s…………2分

       这段时间内A对地的位移是:s1=v· t1=(1/2)×2×0.8=0.8m   …………2分

       当A相对地的速度达到2m/s时,A随传送带一起匀速运动,

       所用时间为t2, t2=(sab- s1)/v=0.6s                    …………2分

       物块在传送带的bc之间,由于μ=0.25<tan37°=0.75,A在bc段将沿倾斜部分加速下滑,此时A受到的为滑动摩擦力,大小为μmgcos37°,方向沿传送带向上,A在传送带的倾斜部分bc,以加速度a2向下匀加速运动,由牛顿第二定律:

       mgsin37°-μmgcos37° =ma2

       a2=g(sin37°-μcos37°)=4m/s2,                      …………2分

       由运动学公式sbc=vt3 + a2 t32/2   其中sbc=4m, v=2m/s
解得:t3=1s(t3'=-2s舍),                            …………2分

       物块从a到c端所用时间为t:t=t1+t2+ t3=2.4s        …………2分

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