如图所示,水平传送带的A、B两端间距为16m,传送带以2m/s的速度沿顺时针方向匀速转动,在传送带A端正上方无初速度的放一个质量为m=0.5kg的物体(可视为质点),它与传送带间的动摩擦因数为0.2.(取g=10m/s2)(1)求物体经多长时间运动到B端?(2)要使物体从A运动到B的时间最短,对传送带的速度有何要求?
问题描述:
如图所示,水平传送带的A、B两端间距为16m,传送带以2m/s的速度沿顺时针方向匀速转动,在传送带A端正上方无初速度的放一个质量为m=0.5kg的物体(可视为质点),它与传送带间的动摩擦因数为0.2.(取g=10m/s2)
(1)求物体经多长时间运动到B端?
(2)要使物体从A运动到B的时间最短,对传送带的速度有何要求?
答
(1)由牛顿第二定律知,μmg=ma
解得:a=2m/s2,
加速的位移x1=
=1m,v2 2a
加速时间t1=
=v a
=1s2 2
匀速运动的位移x2=x0-x1=15m,
匀速时间t2=
=x2 v
=7.5s,15 2
t总=t1+t2=8.5s.
(2)一直加速运动到B端所用的时间最短,
根据v′2≥2ax0,解得v′≥8m/s.
答:(1)物体经8.5s时间运动到B端;
(2)传送带的速度需大于等于8m/s.
答案解析:(1)物块滑上传送带先做匀加速直线运动,当速度达到传送带速度,做匀速直线运动,结合运动学公式和牛顿第二定律求出物体运动到B端的时间.
(2)当物体一直做匀加速直线运动,运动时间最短,结合速度位移公式求出传送带的最小速度.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
知识点:解决本题的关键理清物块在传送带上的运动规律,结合运动学公式和牛顿第二定律进行求解.