如圖所示,某傳送帶與地面傾角θ=37o,AB之間距離L1=2.05m,傳送帶以v0=1.0m/s的速率逆時針轉...
問題詳情:
如圖所示,某傳送帶與地面傾角θ=37o,AB之間距離L1=2.05m,傳送帶以v0=1.0m/s的速率逆時針轉動。質量為M=1.0kg,長度L2=1.0m的木板上表面與小物塊的動摩擦因數μ2=0.4,下表面與水平地面間的動摩擦因數μ3=0.1,開始時長木板靠近傳送帶B端並處於靜止狀態。現在傳送帶上端A無初速地放一個不計大小、質量為m=1.0kg的小物塊,它與傳送帶之間的動摩擦因數為μ1=0.5,假設物塊在滑離傳送帶至木板右端時速率不變,sin37o=0.6,cos37 o =0.8, g=10m/s2。求:
(1)物塊離開B點的速度大小;
(2)物塊在木板上滑過的距離;
(3)木板在地面上能滑過的最大距離。
【回答】
(1)(4分)剛開始物塊相對傳送帶往上滑其加速度為a1=gsin37o+μ1gcos37o=10 m/s2(1分)
達到傳送帶速度V0用的時間t1= V0/ a1=0.1s,位移s1=1/2 a1 t12=0.05m ……(1分)
之後物塊相對傳送帶往下滑其加速度a2=gsin37o-μ1gcos37o=2 m/s2 (1分)
由s2=L1-s1=(VB2-VO2)/2 a2 … VB=3m/s……(1分)
(2)(5分)物塊滑上木板相對滑動時做勻減速運動,其加速度a3=-μ2g=-4 m/s2…(1分)
木板的加速度a4=〔μ2mg-μ3 (mg+Mg)〕/M=2 m/s2, …(1分)
設經過t2物塊與木板達到相同速度V2,則VB + a3 t2= a4 t2 故t2 =0.5s
V2= a4 t2 =1m/s …(1分) 物塊對地位移s3=( V22- VB2)/2 a3=1 m
木板對地位移s4= V22/2 a4=0.25m …(1分)
物塊在木板上滑過的距離△s= s3- s4=0.75m…(1分)
(3)(3分)因μ3〈μ2物塊能與木板保持相對靜止,其整體加速度為a5=-μ3g=-1m/s2, …(1分)物塊與木板做勻減速運動到停止的位移s5= -V22/2 a5=0.5m…(1分)木板對地的位移s板= s4 +s5=0.75m…(1分)
【思路點撥】物塊在傳送帶上關鍵是分析所受摩擦力方向,然後由牛頓第二定律列式求加速度。當物塊滑到長木板上時,要用隔離法求兩者的加速度,一定要將研究物件搞清楚,再要注意兩者之間的相對距離和對地位移的關係,在這一點要畫出物塊和長木板的位移路徑圖,由圖列位移之間的關係式,由此就不難解出本題了。
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:計算題
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