Question

11．如圖所示，水平放置的傳送帶以速度v=2m/s向右運(yùn)行，現(xiàn)將一小物體輕輕地放在傳送帶A端，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，若A端與B端相距4m．求：
（1）物體由A到B的時(shí)間和物體到B端時(shí)的速度；
（2）若傳送帶速度可以改變，物體由A到B的最短時(shí)間．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律求出物體放上傳送帶后的加速度大小，結(jié)合速度時(shí)間公式求出物體和傳送帶速度相等經(jīng)歷的時(shí)間，根據(jù)速度位移公式求出勻加速運(yùn)動(dòng)的位移，從而得出勻速運(yùn)動(dòng)的位移，求出勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，得出物體由A到B的時(shí)間．
（2）當(dāng)物塊一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短，結(jié)合位移時(shí)間公式求出運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間．

解答 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得，物體在傳送帶上的加速度大小a=$\frac{μmg}{m}=μg=0.2×10m/{s}^{2}=2m/{s}^{2}$，
則物體速度達(dá)到傳送帶速度經(jīng)歷的時(shí)間${t}_{1}=\frac{v}{a}=\frac{2}{2}s=1s$，經(jīng)歷的位移${x}_{1}=\frac{{v}^{2}}{2a}=\frac{4}{4}m=1m$，
勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間${t}_{2}=\frac{L-{x}_{1}}{v}=\frac{4-1}{2}s=1.5s$，
物體由A到B的時(shí)間t=t₁+t₂=1+1.5s=2.5s．
物體到達(dá)B端的速度為2m/s．
（2）當(dāng)物體一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短．
根據(jù)L=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$得，最短時(shí)間t=$\sqrt{\frac{2L}{a}}=\sqrt{\frac{2×4}{2}}s=2s$．
答：（1）物體由A到B的時(shí)間為2.5s，物體到B端時(shí)的速度為2m/s；
（2）若傳送帶速度可以改變，物體由A到B的最短時(shí)間為2s．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道物體在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁．