题目内容
【题目】如图所示为上、下两端相距L=10m、倾角α=37°、始终以v=5m/s的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧).将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下,经过t=2s到达下端.重力加速度g取10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)传送带与物体间的动摩擦因数多大?
(2)如果将传送带逆时针转动,速率至少多大时,物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端?
【答案】
(1)解:传送带顺时针转动,有题意得:L= at2,
解得:a= =5m/s2,
根据牛顿第二定律得:mgsinα﹣μmgcosα=ma,
解得:μ=0.125;
答:传送带与物体间的动摩擦因数为0.125;
(2)解:如果传送带逆时针转动,要使物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端,则需要物体有沿传送带向下的最大加速度,即所受摩擦力沿传送带向下,
设此时传送带速度为vm,物体加速度为a'.
由牛顿第二定律得 mgsinα+Ff=ma′
而Ff=μmgcosα
根据位移速度公式得:vm2=2La'
解得:vm= =11.8m/s.
答:如果将传送带逆时针转动,速率至少11.8m/s时,物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端.
【解析】(1)传送带顺时针转动,物块下滑时受到的向上的滑动摩擦力,根据运动学基本公式及牛顿第二定律列式即可求解动摩擦因数;(2)如果传送带逆时针转动,要使物体从传 送带上端由静止释放能最快地到达下端,则需 要物体有沿传送带向下的最大加速度即所受摩擦力沿传送带向下,根据牛顿第二定律求出最大加速度,再根据匀加速运动位移速度公式求解.
【考点精析】解答此题的关键在于理解滑动摩擦力的相关知识,掌握滑动摩擦力:利用公式f=μF N 进行计算,其中FN 是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解,以及对匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的理解,了解速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.