如图所示,某传送带与水平地面夹角θ=30°,AB之间距离L1=53m,传送带以v0=10m/s的速率转动,质量为M=1.0kg,长度L2=1.0m的木板上表面与小物块的动摩擦因数μ2=0.4,下表面与

如图所示,某传送带与水平地面夹角θ=30°,AB之间距离L1=53m,传送带以v0=10m/s的速率转动,质量为M=1.0kg,长度L2=1.0m的木板上表面与小物块的动摩擦因数μ2=0.4,下表面与

问题描述:

如图所示,某传送带与水平地面夹角θ=30°,AB之间距离L1=
5
3
m,传送带以v0=10m/s的速率转动,质量为M=1.0kg,长度L2=1.0m的木板上表面与小物块的动摩擦因数μ2=0.4,下表面与水平地面间的动摩擦因数μ3=0.1,开始时长木板靠近传送带B端并处以静止状态.现从传送带上端A无初速地放一个质量为m=1.0kg的小物块,它与传送带之间的动摩擦因数为μ1=
3
6
,(假设物块在滑离传送带至木板右端时速率不变,重力加速度g=10m/s2),求:
作业帮
(1)若传送带顺时针转动,物块从A到B的时间tAB(结果可用根式表示);
(2)若传送带逆时针转动,物块从A运动到B时的速度vB
(3)在上述第(2)问基础上,从物块滑上木板开始计时,求:之后物块运动的总时间T.

最佳答案:

(1)传送带顺时针转动,物块受力分析如图所示:
作业帮
由牛顿第二定律,得:
   mgsinθ-f=ma1;
   N-mgcosθ=0
且:f=μ1N,
由运动学公式有 L1=

1
2
a1
t2AB

联立解得:tAB=
2
3
3
s.
(2)传送带逆时针转动,刚开始物块相对传送带往上滑,物块受力分析如图所示:
作业帮
根据牛顿第二定律得:
  mgsinθ+μ1mgcosθ=ma2;
达到传送带速度v0所用时间为:t=
v0
a2

位移 x1=
1
2
a2t2
之后因为μ1<tan30°,故物块相对传送带向下加速滑动,物块受力分析如图所示:
作业帮
则  mgsinθ-μ1mgcosθ=ma1;
位移 x2=L1-x1=
v2B
-
v20
2a1

联立解得:vB=3m/s.
(3)物块滑上木板相对滑动时做匀减速运动
对物块:a3=-
μ2mg
m
=-μ2g=-4 m/s2
对木板:a4=
μ2mg-μ3(M+m)g
M

解得 a4=2 m/s2
设经过t1时间物块与木板达到共同速度v1,则:vB+a3t1 =a4t1
解之得:t1=0.5s,v1=1m/s
因为μ3<μ2,物块能与木板保持相对静止,其整体加速度大小为:a5=
μ3(M+m)g
M+m
=μ3g=-1m/s2
物块与木板做匀减速运动直到停止的时间:t2=
v1
a5
=
1
1
s=1s
物块运动的总时间:T=t1+t2=1.5s.
答:
(1)若传送带顺时针转动,物块从A到B的时间tAB是
2
3
3
s;
(2)若传送带逆时针转动,物块从A运动到B时的速度vB是3m/s;
(3)之后物块运动的总时间T是1.5s.
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