题目内容

15.如图甲所示为倾斜的传动带,正以恒定的速度v沿顺时针方向转动,传送带的倾角为37°.一质量为1kg的物块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动,其运动的v-t图象如图乙,物块运动到传送带顶端的速度恰好为零,已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则下列判断正确的是(  )
A.传送带的速度为4m/s
B.传送带底端到顶端的距离为32m
C.物块与传送带间的动摩擦因数为0.1
D.物块所受摩擦力的方向一直与物块运动的方向相反

分析 刚开始时,物块的速度大于传送带的速度,受到沿斜面向下的滑动摩擦力,向上做减速运动,速度与传送带相等以后,物体所受摩擦力改为向上,继续向上做加速度减小的减速运动;根据图象的“面积”求传送带底端到顶端的距离.根据牛顿第二定律求动摩擦因数.根据图象分析物块的运动情况,判断摩擦力方向.

解答 解:A、由图乙知,物体先做匀减速直线运动,速度达到传送带速度后(在t=2s时刻),由于重力沿斜面向下的分力大于滑动摩擦力,物块继续向上做匀减速直线运动,从图象可知传送带的速度为4m/s.故A正确.
B、物块上升的位移大小等于v-t图象所包围的面积大小,为 x=$\frac{24+4}{2}$×2+$\frac{4×2}{2}$=32m,所以传送带底端到顶端的距离为32m,故B正确.
C、0-2s内物块的加速度大小为 a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{24-4}{2}$=10m/s2,根据牛顿第二定律得:mgsin37°+μmgcos37°=ma,解得 μ=0.5,故C错误.
D、在0-2s内物块的速度大于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿斜面向下,与物块运动的方向相反.2-4s内,物块的速度小于传送带的速度,物块所受摩擦力的方向沿斜面向上,与物块运动的方向相同.故D错误.
故选:AB

点评 解决本题的关键理清物体在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.动摩擦因数也可以根据动能定理求解.

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