Question

如圖所示，一物體以初速度v₀=10m/s沖上長(zhǎng)度為S_AB=3.2m的粗糙斜面，斜面與水平面的夾角θ=37°，斜面的末端B與傳送帶用光滑弧形相接，假設(shè)物體滑到B以后速度大小不變，方向馬上變?yōu)樗�平向右，傳送帶始終保持v=2m/s的速率順時(shí)針運(yùn)行．已知傳送帶長(zhǎng)度S_BC=5m，物體與斜面及傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5．試求：（其中g(shù)=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）物體滑到斜面頂端B點(diǎn)時(shí)的速度v_B的大��？
（2）物體從斜面底端A運(yùn)動(dòng)到傳送帶末端C所用的總時(shí)間t為多少？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)牛頓第二定律求出物體在斜面上上滑的加速度，結(jié)合速度位移公式求出物體滑到斜面頂端的速度．
（2）根據(jù)速度時(shí)間公式求出物體從A到B的時(shí)間，滑塊滑上傳送帶后先做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到傳送帶速度后一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出在傳送帶上的運(yùn)行時(shí)間，從而得出整個(gè)過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間．

解答：解：（1）物體在斜面上受力如圖
垂直于斜面有F_N=mgcosθ
沿斜面方向有 mgsinθ+f₁=ma₁
又  f₁=μF_N
解a1=

mgsinθ+f1

m

=gsinθ+μgcosθ=(10×0.6+0.5×10×0.8)m/s2=10m/s2，方向沿斜面向下          
由

v

2 t

-

v

2 0

=2as代入數(shù)據(jù)有：

v

2 B

-102=2×(-10)×3.2
解得物體運(yùn)動(dòng)到斜面頂點(diǎn)B的速度大小：v_B=6m/s
（2）物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間：t1=

vB-vA

-a1

=

6-10

-10

s=0.4s
物體從B開(kāi)始向C運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)傳送帶向右運(yùn)動(dòng)，受向左摩擦力，物體向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)物體最后能與傳送帶速度相同．
物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大�。�a2=

μmg

m

=μg=0.5×10m/s2=5m/s2
勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t2=

v-vB

-a2

=

2-6

-5

s=0.8s
勻減速運(yùn)動(dòng)通過(guò)的位移：s=

v+vB

2

×t2=

2+6

2

×0.8m=3.2m＜5m
故物體能與傳送帶同速，最后做勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn)．     
勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t3=

sBC-s

v

=

5-3.2

2

=0.9s
從A運(yùn)動(dòng)到C的總時(shí)間：t=t₁+t₂+t₃=2.1s．
答：（1）物體滑到斜面頂端B點(diǎn)時(shí)的速度v_B的大小為6m/s．（2）物體從斜面底端A運(yùn)動(dòng)到傳送帶末端C所用的總時(shí)間t為2.1s．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵理清物體在整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，尤其在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，是一個(gè)難點(diǎn)，關(guān)鍵確定出摩擦力的方向，從而得出加速度的方向，得出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，知道物體速度與傳送帶速度相等后，一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)．