题目内容

如图所示,传送带以4m/s的速度沿图示方向匀速运动。已知传送带的总长度为l=4m。现将一质量m=0.6kg的可看作质点的小木块放到传送带的左端,使它具有初速度v。已知木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.20,取g=10m/s2。求木块的初速度分别等于下面的数值时,木块在传送带上运动的整个过程中,摩擦力对木块的冲量。(取g=10m/s2

v=v1=2m/s。 ②v=v2=6m/s。

    (1)1.2N·s,方向向右       (2)0.91N·s,方向向左


解析:

①由于木块的初速度v1<v0。因此木块相对于传送带向后运动,受到的摩擦力方向向前,大小为f=μmg,加速度大小a = f / m=μg= 2 m/s2

木块速度达到与传送带速度相等所用时间 t1=(v0- v1)/ a=1.0 s,

位移大小 s1=(v02- v12)/2a = 3m。说明木块尚未到达传送带右端即与传送带速度相等,此后木块就与传送带以相同的速度匀速运动,二者间没有摩擦力了。

因此,摩擦力对木块的冲量大小为I= f·t =μmg·t=1.2N·s,方向向右。

②由于木块的初速度v2>v0。木块相对于传送带向前运动,受到的摩擦力方向向后,大小为f=μmg, 加速度大小a’= f / m=2m/s2

如果木块的速度达到与传送带相等,位移大小为 s’=(v22- v02)/2a’ = 5m., 说明木块尚未达到与传送带速度相等,就已经滑出传送带。

它滑出传送带所需的时间t2可用公式l= v2t2-a’ t22/2计算,代入数值解得 t2=3±,取符合题意的解t2=(3-)s=0.76s。(另一个解t2=-(3+)s>1s,不合题意,舍去。)

因此摩擦力对木块的冲量大小 I=μmg·t2=0.91N·s,方向向左。

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