皮带运输机是靠物体和传送带之间的摩擦力把货物送往别处的,如图所示,已知两传送带与传送物体间的动摩擦因数均为μ=0.5,长为l1=21m的水平传送带以υ1=14m/s的速度顺时针传动

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

皮带运输机是靠物体和传送带之间的摩擦力把货物送往别处的,如图所示,已知两传送带与传送物体间的动摩擦因数均为μ=0.5,长为l1=21m的水平传送带以υ1=14m/s的速度顺时针传动;长为l2=20m的倾斜传送带以υ2=4m/s的速度顺时针传动,其与水平面的夹角为θ=37°.在水平传送带的左端无初速地轻放一质量为m物体,试求:
(1)物体从放上传送带开始到第一次滑到水平传送带右端的时间;
(2)物体从放上传送带开始到第二次滑到水平传送带右端的时间.(不计滑上倾斜传送带时损失的能量,g=10m/s2

◎ 答案

(1)物体在水平传送带摩擦力的作用下,向右加速,加速度为:a1=μg=5m/s2
加速时间:t1=
14
5
=2.8s
此时,物体运动位移为:x1=
1
2
a
t21
=
1
2
×5×2.82
=19.6m
之后物体与传送带一起向右匀速的时间为:t2=
21-19.6
14
=0.1s
故物体从放上传送带开始到第一次滑到水平传送带右端的时间:t=t1+t2=2.8+0.1=2.9s
(2)物体沿倾斜传送带上滑过程,以加速度为:a=-(gsinθ+μgcosθ=10×0.6+0.5×10×0.8)=-10m/s2
向上减速,减速时间:t1′=
14-4
10
=1s,
上滑位移:x1′=v0t+
1
2
a
t21
=14×1-
1
2
×10×1
=9m
当减速到与传送带速度相同时,由于mgsinθ>μmgcosθ,物体仍减速,直到速度为零
此时加速度为:a′=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
减速时间:t2′=
4
2
=2s

上滑位移:x2′=4×2-
1
2
×2×22
=4m
故物体冲上倾斜传送带共经历位移为:x=x1′+x2′=9+4=13m
之后物体下滑,加速度为2m/s2
由x=
1
2
a
t2下
,可得:t=

2x
a
=

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