如图所示,传送带与地面之间的夹角为37°,AB长为16m,传送带以10m/s的速度匀速运动.在传送带上端A无初速度释放一个质量为0.5㎏的物体,它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,求: (1)物

问题描述:

如图所示,传送带与地面之间的夹角为37°,AB长为16m,传送带以10m/s的速度匀速运动.在传送带上端A无初速度释放一个质量为0.5㎏的物体,它与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,求:

(1)物体从A运动到B的时间;
(2)物体A运动到B的过程中,摩擦力对物体所做的功.(g取10m/s2

传送带逆时针转动,在物体开始运动的开始阶段受力如图(a)所示,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma
解得加速度:a=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为:t1=

v
a
=1s
发生的位移为:s1=
1
2
a1t12
=5<16m.
可知物体加速到10m/s时仍未到达B点.     
第二阶段的受力分析如图(b)所示,应用牛顿第二定律,有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma2,所以此阶段的加速度为:a2=2m/s2
设第二阶段物体滑动到B端的时间为t2,则:LAB-s1=vt2+
1
2
a2t22

解得:t2=1s
故物体经历的总时间:t=t1+t2=2s
(2)第一阶段滑动摩擦力做功
Wf1=μmgcosθ•s1=0.5×0.5×10×5×0.8=10N
第二阶段滑动摩擦力做功
Wf2=-μmgcosθ•s2=-0.5×0.5×10×11×0.8=-22J
所以整个过程中,摩擦力做功
Wf=Wf1+Wf2=-12J
答:(1)物体从A运动到B的时间为2s;
(2)物体A运动到B的过程中,摩擦力对物体所做的功为-12J.