Question

17．如图所示，水平传送带长L=16m，始终以4m/s的速度运动，现将一个小物体从传送带的左端由静止释放，已知物体与传送带间的动摩擦因数为0.2，g取10m/s²，求物体从左端运动到右端所需的时间．

Answer 1

分析 小物体放上传送带后先做匀加速直线运动，达到传送带速度后一起做匀速直线运动，根据牛顿第二定律求出匀加速直线运动的加速度，结合运动学公式求出匀加速直线运动的时间和匀速运动的时间，从而得出总时间的大小．

解答 解：以传送带上轻放物体为研究对象，在竖直方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，做v₀=0的匀加速运动．设传送带对物体的支持力为N，传送带的初始速度为v_t
据牛顿第二定律：摩擦力：f=ma　
f=μN
竖直方向：N-mg=0  　
联立以上各式并代入数据解得a=μg=2m/s²．
设经时间t_l，物体速度达到传送带的速度，据匀加速直线运动的速度公式得：
v_t=at₁ 　　
解得t₁=$\frac{{v}_{t}}{a}=\frac{4}{2}$s=2s
时间t₁内物体的位移：${x}_{1}=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}×2×{2}^{2}m=4m$
物体位移为4m时，物体的速度与传送带的速度相同，物体2s后无摩擦力，开始做匀速运动．
匀速运动的位移：x₂=L-x₁=16-4=12m
设匀速运动t₂时间，物体运动到右端，得
x₂=v_tt₂
解得：${t}_{2}=\frac{{x}_{2}}{{v}_{t}}=\frac{12}{4}s=3s$
则传送16m所需时间为t=t₁+t₂=2+3=5s．
答：它运动到右端所需时间是5s．

点评 解决本题的关键知道物体在传送带上的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．