题目内容

18.如图所示,传送带与地面的夹角15°,从A到B的长度L=20m.传送带以v=4m/s的速率沿顺时针方向转动,在传送带下端轻放一个质量m=4kg的物块,物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,物块从A运动到B所需的时间为(  )(取g=10m/s2.sin15°=0.26,cos15°=0.96)
A.1.8sB.4.1sC.5.9sD.7s

分析 物体先做匀加速直线运动,速度达到传送带速度后做匀速直线运动,根据牛顿第二定律求出开始上滑的加速度,结合速度时间公式求出速度达到传送带速度的时间,根据速度位移公式求出速度达到传送带上滑的位移,从而得出匀速运动位移,结合位移公式求出匀速运动的时间,求出总时间.

解答 解:物体放上传送带以后,在滑动摩擦力作用下做匀加速运动,由牛顿第二定律得:
μmgcosθ-mgsinθ=ma,
代入数据解得:a=2.2m/s2
物体加速过程的时间为:${t}_{1}=\frac{v}{a}=\frac{4}{2.2}=1.82s$,
位移为:${x}_{1}=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}×2.2×1.8{2}^{2}=3.64m$,
由于mgsinθ<μmgcosθ,所以此后物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用,与传送带一起匀速运动.
设物体完成剩余的位移x2所用的时间为t2,则有:
x2=vt2,s1+s2=L
代入数据解得:t2=4.09s     
则需要的总时间为:t=t1+t2=5.91≈5.9s,故C正确.
故选:C

点评 本题关键是受力分析后,根据牛顿第二定律求解出加速度,然后根据运动学公式列式求解,分析清楚物块的运动情况是解题的关键,难度适中.

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