Question

【題目】傳送帶以穩(wěn)定的速度v＝6m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶與水平面的夾角θ＝37°，現(xiàn)在將一質(zhì)量m＝2kg的物體（可以看作質(zhì)點(diǎn)）放在其底端，傳送帶頂端平臺(tái)上的人通過輕繩以恒定的拉力F＝20N拉物體，經(jīng)過一段時(shí)間物體被拉到斜面頂端，如圖所示，已知傳送帶底端與頂端的豎直高度H＝6m，物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0．25，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。（g取10m/s2，sin37°＝0．6，cos37°＝0．8）

（1）求物體從底端運(yùn)動(dòng)到頂端所用的時(shí)間；

（2）若物體與傳送帶達(dá)到速度相等的瞬間，突然撤去拉力，物體還需要多長時(shí)間離開傳送帶？

Answer 1

【答案】（1）2s （2）

【解析】試題分析：（1）設(shè)物體開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a1，則F＋μmgcos37°－mgsin37°＝ma1，解得a1＝6m/s2

物體達(dá)到和傳送帶速度相等歷時(shí)t1

由v＝a1t1得t1＝1s

s＝vt1/2＝3m

然后對(duì)物體進(jìn)行受力分析：F－μmgcos37°－mgsin37°＝ma2，解得a2＝2m/s2

再經(jīng)t2到達(dá)頂端，則H/sin37°－s＝vt2＋a2t22

t2＝1s或者t2＝－7s（舍去），所以物體到達(dá)頂端共歷時(shí)t＝t1＋t2＝2s。

（2）當(dāng)撤去拉力時(shí)，對(duì)物體進(jìn)行受力分析得mgsin37－μmgcos37°＝ma3

得a3＝4m/s2，方向沿斜面向下，故物體做減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t3速度減到0

物體上升的距離為s2＝vt3/2

a3t3＝v，t3＝1．5s

得s2＝4．5m，故物體沒有上到頂端，從而沿斜面下滑到底端離開傳送帶

設(shè)物體從速度為0滑回底端的時(shí)間為t4，則a3t42＝s＋s2，得

所以物體還需要離開傳送帶。