問題詳情:
如圖所示,三角傳送帶以v=10m/s的速度逆時針勻速轉動,兩邊的傳送帶長均爲L=16m,且與水平方向的夾角均爲θ=37°.現有質量均爲m=1kg的A、B兩物體從傳送帶頂端同時由靜止釋放,已知A,B兩物體與傳送帶間的動摩擦因數均爲0.5,g取10m/s2.求:
(1)兩物體剛開始下滑時的加速度大小分別爲多少;
(2)兩物體到傳送帶底端的時間相差多少;
(3)A、B兩物體在下滑過程中因摩擦產生的熱量共爲多少?
【回答】
功能關係;動能定理的應用.
【分析】(1)分析A重力沿斜面向下的分力與摩擦力的關係,由牛頓第二定律求出加速度;B所受的摩擦力沿斜面向上,向下做勻變速直線運動,由牛頓第二定律求出加速度;
(2)結合運動學公式分析求解時間差.
(2)由運動學的公式求出二者相對於傳送帶的位移,然後由Q=fs相對即可求出.
【解答】解:(1)受力分析如圖所示,對A,受到沿着傳送帶向下的摩擦力:
代入數據得:
B受到向上的摩擦力,則:
代入數據得:
(2)設經過時間t1,A與傳送帶達到共同速度,由運動學公式,得:v=v0+at1
得:t1=1s
此時A下滑的位移: m
此後,A受到的摩擦力的方向向上,則:
代入數據得:
以後物體與傳送帶一起勻加速下滑到最低端:L﹣x1=vt2+
代入數據得:得:t2=1s
A下滑的時間爲:tA=t1+t2=1+1=2s
對B受力分析可知,B一直做勻加速直線運動,
代入數據得:tB=4s
A、B兩物體到達傳送帶底端的時間差:△t=tB﹣tA=4﹣2=2s
(3)A在與傳送帶相對滑動的過程中,與傳送帶的相對路程爲:△xA=(vt1﹣x1)+(L﹣x1﹣vt2)=6m
B一直勻加速運動,但是與傳送帶的運動方向相反,故與傳送帶的相對路程爲:△x2=vtB+L=10×4+16=56 m
因爲滑動摩擦力產生熱量Q=μmgcos37°(△x1+△x2)=0.5×1×10×(6+56)=310J
答:(1)兩物體剛開始下滑時的加速度大小分別爲10m/s2和2m/s2;
(2)兩物體到傳送帶底端的時間相差是2s;
(3)A、B兩物體在下滑過程中因摩擦產生的熱量共310J.
【點評】解決本題的關鍵能正確對其受力分析,判斷A、B在傳送帶上的運動規律,結合運動學公式分析求解;特別分析相對位移時,找出物理量間的關係是解據相對位移的關鍵.
知識點:實驗:驗*動量守恆定律
題型:計算題