题目内容

【题目】一实验室中传送带装置如图所示,其中AB段是水平的,长度LAB=6m,BC段是倾斜的,长度LBC=5m,倾角,AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接(图中未画出圆弧),传送带的恒定速率顺时针运转。已知工件与传送带间的动摩擦,重力加速度g取10。现将一个工件(可看成质点)无初速度地放在A点。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 求:

(1)工件第一次到达B点所用的时间;

(2)工件沿传送带BC上升的最大位移大小;

(3)工件运动了18s时的速度大小。

【答案】(1)1.9s;(2)4m;(3)4m/s.

【解析】

(1)工件刚放在水平传送带上的加速度为a1
由牛顿第二定律得:μmg=ma1,解得:a1=μg=5m/s2,
经t1时间与传送带的速度相同,则t1==0.8s,
前进的位移为:x1=a1t12=1.6m,
此后工件将与传送带一起匀速运动至B点,用时:t2==1.1s,
所以工件第一次到达B点所用的时间:t=t1+t2=1.9s;
(2)设工件上升的最大位移为s,由牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma2,
由匀变速直线运动的速度位移公式得:s=,解得:s=4m;
(3)工件沿传送带向上运动的时间为:,
此后工件将在传送带上做往复运动,其周期为T,T=2t+2t3=7.8s,
工件从开始运动到第一次返回传送带的水平部分,且速度变为零所需时间:t0=T+t2=8.9s,
而:18s=t0+T+1.3s,
这说明经18s工件在水平面匀速运动了0.5s,
此时工件的速度:vt=4m/s;

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