题目内容

14.如图所示为一传送带装置,其A、B两端相距d=4.75cm,传送带在外界控制下始终以v0=3m/s的速度向右匀速转动.现将一质量为m=5kg的工件(可视为质点)轻放上传送带A端的同时,再作用一水平向右、大小为F=20N的拉力.已知工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2,g取10m/s2,视最大静摩擦与滑动摩擦相等,试求:
(1)工件加速到与传送带速度相等的时间;
(2)工件从A端运动到B端一共需要多长的时间?
(3)如果工件在传送带上相对滑动时有痕迹留下,求传送带上留下痕迹的长度.

分析 (1)工件加速到与传送带速度相等之前F和摩擦力均水平向右,由牛顿第二定律求出加速度,由速度公式求出工件加速到与传送带速度相等的时间和位移.
(2)工件加速到与传送带速度相等之后,F和f方向相反,由牛顿第二定律求出之后的加速度,由AB间剩下的位移,根据位移时间公式求出需要的时间,加上工件加速到与传送带速度相等之前的时间之和即为总运动时间.
(3)先计算工件加速到与传送带速度相等之前位移差和与工件相比的相对位置,再计算工件加速到与传送带速度相等之后的相对位移,判断,若后相对位移小于前相对位移,则总划痕等于前相对位移,相反的话等于后相对位移.

解答 解:(1)设工件受到摩擦力大小为f,工件加速到与传送带速度相等之前加速度大小为a,由牛顿第二定律得:
F+f=ma
f=μmg
联立两式代入数据得:a=6m/s2
设工件加速度到与传送带速度相等的时间为t,得:v0=at
代入数据解得:t=0.5s
此阶段工件的位移为:x=$\frac{1}{2}$at2=$\frac{1}{2}×6×\frac{1}{2}×\frac{1}{2}$=0.75m
(2)工件加速到与传送带速度相等之后,设加速度大小为a′,由牛顿第二定律得:
F-f=ma′
代入数据得:a′=2m/s2
从A到B剩下的距离为:x1=d-x=4.75-0.75=4m
设工件运动x1距离用时为t′,由位移时间公式得:
x1=v0t′$+\frac{1}{2}a′t{′}^{2}$
代入数据解得:t′=-4s(舍去);t′=1s
则工件从A端运动到B端一共需要多长的时间:tAB=t+t′=0.5+1=1.5s
(3)工件加速到与传送带速度相等之前传送带的位移为:s1=v0t=3×0.5=1.5m
此阶段工件与传送带之间的划痕长度为:l1=x1-s1=0.75-1.5=-0.75m
说明在工件前方产生0.75m长的划痕;
工件加速到与传送带速度相等之时,工件速度开始超过传送带速度,直到滑到B点,工件的位移大于传送带的位移,
传送带的位移为:s2=v0t′=3×1=3m
相对滑动位移为:△x=x1-s2=4-3=1m
则新划痕在覆盖在原来0.75m划痕后又增加了0.25m划痕,
即传送带上留下痕迹的总长度为△x=1m.
答:(1)工件加速到与传送带速度相等的时间为0.5s;
(2)工件从A端运动到B端一共需要为1.5s.
(3)如果工件在传送带上相对滑动时有痕迹留下,求传送带上留下痕迹的长度为1m.

点评 本题主要考查连体运动的物体相对运动时,摩擦力的方向,结合牛顿第二定律求出不同阶段的加速度.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网