Question

如圖所示，已水平傳送帶以2m/s的速度傳送物塊，水平部分長(zhǎng)為2m，其右端與一傾角為β=37⁰的光滑斜面相連，斜面長(zhǎng)為0.4m，一物塊無(wú)初速度地放在傳送帶的最左端，已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，試問(wèn)，物塊能否達(dá)到斜面的頂端，若能請(qǐng)說(shuō)明理由，若不能則請(qǐng)求出物塊從出發(fā)后9.5s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程（傳送帶與斜面間平滑連接，取g=10m/s²）

Answer 1

解：物塊放上傳送帶μmg=ma₁ 所以a₁=2m/s²
當(dāng)速度達(dá)時(shí)V₀時(shí)t₁==1s，走過(guò)的位移是x₁==1m
接著物塊以V₀的速度在傳送帶上勻速滑行，最后以V₀的速度沖上斜面，
在斜面上有mgsinβ=ma₂ 所以a₂=gsinβ=6m/s²
由V₀²=2 a₂ x₂ 得x₂==＜0.4m
因此不能達(dá)斜面頂端，且在斜面上上升的時(shí)間為t₂== s
物塊在傳送帶上速度達(dá)V₀后還需時(shí)間t₃==0.5S，再?zèng)_上斜面到斜面的最高點(diǎn)后以同樣的加速度大小a₂返回，并達(dá)到同樣的速度大小V₀，走過(guò)
同樣的路程x₂然后回到傳送帶上以加速度大小a₁作勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t₁減速至0，走過(guò)路程為x₁，以后又向右作勻加速運(yùn)動(dòng)，重復(fù)上一過(guò)程，
周期T=2t₁+2t₂=s，而每個(gè)周期內(nèi)走過(guò)的路程為 x₀=2x₁+2x₂= m
又t_總=9.5s=t₁+t₃+3T 所以總路程 S=L+3x₀=10m?
答：物塊不能到達(dá)斜面的頂端，物塊從出發(fā)后9.5s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為10m．
分析：對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，找出物塊的合力，明確其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式去求解到達(dá)傳送帶右端時(shí)的速度．物塊沖上斜面后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，先根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出上物塊運(yùn)動(dòng)的最大位移（到達(dá)最大位移時(shí)速度為0），然后與題目中的斜面長(zhǎng)對(duì)比即可求解．
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可求出物體運(yùn)動(dòng)的周期，從而可確定物體在9.5s內(nèi)的完成多少次，進(jìn)而可算出運(yùn)動(dòng)的路程．
點(diǎn)評(píng)：本題要注意物體剛放在傳送帶上時(shí)在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到傳送帶速度后與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)不受摩擦力作用，能否到達(dá)最高點(diǎn)我們也可以根據(jù)動(dòng)能定理去求解，難度適中．同時(shí)通過(guò)物體的多過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析，從而確定在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)次數(shù)并能確定總路程．