题目内容

【题目】如图所示为某车间传送装置的简化示意图,由水平传送带、粗糙斜面、轻质弹簧及力传感器组成。传送带通过一段光滑圆弧与斜面顶端相切,且保持v0=4m/s的恒定速率运行,AB之间距离为L=8m,斜面倾角θ=37°,弹簧劲度系数k=200N/m,弹性势能Ep,式中x为弹簧的形变量,弹簧处于自然状态时上端到斜面顶端的距离为d=3.2m。现将一质量为4kg的工件轻放在传送带A端,工件与传送带、斜面间的动摩擦因数均为0.5,不计其它阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:

工件传到B端经历的时间;

传感器的示数最大值;

工件经多次缓冲后停在斜面上,传感器的示数为20N,工件在斜面上通过的总路程。(结果保留三位有效数字)

【答案】⑴2.4s ⑵160N ⑶6.89m

【解析】1设工件轻放后向右的加速度为a,达共速时位移为时间为,有:

接着工件向右匀速运动,设时间为

工件传到B端经历的时间

2设传感器示数最大时弹簧的压缩量为

由动能定理得:

代入数据得

3设传感器示数为20N时弹簧的压缩量为Δx2,工件在斜面上通过的总路程为s

由能量守恒得:

代入数据得s=6.89m

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