题目内容
如图所示,足够长的传送带与水平面倾角θ=37°,以12米/秒的速率逆时针转动。在传送带底部有一质量m = 1.0kg的物体,物体与斜面间动摩擦因数μ= 0.25,现用轻细绳将物体由静止沿传送带向上拉动,拉力F = 10.0N,方向平行传送带向上。经时间t = 4.0s绳子突然断了,求:
(1)绳断时物体的速度大小;
(2)绳断后物体还能上行多远;
(3)从绳断开始到物体再返回到传送带底端时的运动时间。(g = 10m/s2,sin37°= 0.6,cos37°= 0.8,)
(1)8.0m/s
(2)4.0m
(3)3.3s
解析:
(1)物体开始向上运动过程中,受重力mg,摩擦力Ff,拉力F,
设加速度为a1,
则有F – mgsinθ- Ff = ma1
又 Ff = μFN FN = mgcosθ
得a1 = 2.0m / s2 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????(2分)
所以 , t = 4.0s时物体速度v1 =a1t = 8.0m/s ????????????????????????????????????????????(1分)
(2)绳断后,物体距传送带底端s1 =a1t 2 /2= 16m.
设绳断后物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得
-mgsinθ - μmgcosθ= ma2 a2 = -8.0m / s2 ????????????????????????????????????????????(2分)
物体做减速运动时间t2 = -= 1.0s ??????????????????????????????????????????????????????????????????????(2分)
减速运动位移s2=v1t2+ a2t2 2 /2 = 4.0m??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????(2分)
(3)此后物体沿传送带匀加速下滑,设加速度为a3, 由牛顿第二定律得
mgsinθ + μmgcosθ= ma2 a3 = 8.0m / s2
当物体与传送带共速时向下运动距离s3=v2/(2a3)=9m??????????????????????????????????(2分)
用时t3 = v / a3=1.5s????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????(2分)
共速后摩擦力反向,由于mgsinθ 大于 μmgcosθ,物体继续沿
传送带匀加速下滑,设此时加速度为a4, 由牛顿第二定律得
下滑到传送带底部的距离为
设下滑时间为,由得
得
A、车厢到B 的水平距离至少1m 时,货物才能装进车厢 | B、若传送带逆时针转动时,货物不可能装进车厢 | C、只要传带的速度足够大,货物就可到达车厢的右端 | D、若要货物达到车厢的右端,司机需要把车向左移动一段距离 |