Question

17．如圖所示，一水平的傳送帶長為20m，以2m/s的速度勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．已知物體C（可視為質(zhì)點(diǎn)）與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，現(xiàn)將該物體由靜止輕放到傳送帶的A端．（g取10m/s²）
（1）請作出C物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象
（2）求物體C從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需的時(shí)間．

Answer 1

分析 物塊放上傳送帶后先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到傳送帶速度后一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律求出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，從而得出總時(shí)間的大�。�

解答 解：以傳送帶上輕放物體為研究對象，在豎直方向受重力和支持力，在水平方向受滑動(dòng)摩擦力，做v₀=0的勻加速運(yùn)動(dòng)．
據(jù)牛頓第二定律：f=ma　
豎直方向：N-mg=0  　
f=μN(yùn)
聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)解得：a=μg=1m/s²．
設(shè)經(jīng)時(shí)間t_l，物體速度達(dá)到傳送帶的速度，據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式得：
v_t=at₁ 　　
解得：t₁=$\frac{2}{1}$=2s；  
時(shí)間t₁內(nèi)物體的位移x₁=$\frac{1}{2}$a${t}_{1}^{2}$=$\frac{1}{2}×1{×2}^{2}$=2m．
物體位移為2m時(shí)，物體的速度與傳送帶的速度相同，物體2s后無摩擦力，開始做勻速運(yùn)動(dòng)．
x₂=v_tt₂
因?yàn)椋簒₂=l-x₁  
所以有：t₂=$\frac{20-2}{2}$=9s；     
則傳送20m所需時(shí)間為：
t=t₁+t₂=2+9=11s．
C物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖：
答：（1）如圖
（2）它運(yùn)動(dòng)到B端所需時(shí)間是11s．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道物體在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解．